Cristalización
La cristalización es el proceso por el que una sustancia pasa de un estado desordenado a un sólido de estructura ordenada, el cristal.
La cristalización es el proceso por el que las partículas de una sustancia (átomos, iones o moléculas) pasan de un estado desordenado, como un líquido, una disolución o un gas, a un sólido con estructura interna ordenada y repetitiva: el cristal. Es la técnica de purificación más importante de la industria química y farmacéutica, y también el fenómeno que explica desde los copos de nieve hasta la sal de las salinas.
¿Qué es la cristalización?
En un sólido cristalino las partículas ocupan posiciones fijas que se repiten en las tres dimensiones del espacio, formando una red cristalina. En cambio, en un líquido las partículas se mueven sin orden a largo alcance. Cristalizar es, por tanto, «ordenarse»: las partículas se colocan en la red y liberan energía en forma de calor (el calor de cristalización, igual en magnitud y de signo opuesto al calor de fusión).
La palabra viene del griego krýstallos, «hielo», porque los antiguos creían que el cuarzo transparente era hielo endurecido para siempre. Hoy el término designa cualquier sólido de estructura ordenada.
Cómo ocurre: nucleación y crecimiento
Para que una sustancia cristalice, la disolución o el fundido tiene que estar en una situación inestable llamada sobresaturación: contiene más soluto del que puede mantener disuelto a esa temperatura (consulta la solubilidad). Conseguida la sobresaturación, el proceso transcurre en dos etapas:
- Nucleación: unas pocas partículas se agrupan formando un núcleo estable, el germen del cristal. Puede producirse de forma espontánea o con ayuda de una impureza, una pared rugosa o un cristalito sembrado a propósito.
- Crecimiento: las partículas de la disolución se van depositando capa a capa sobre el núcleo, que aumenta de tamaño.
La velocidad lo cambia todo: un enfriamiento lento da pocos cristales grandes y bien formados; uno rápido da muchos cristales pequeños y menos puros, porque quedan atrapadas impurezas.
Métodos de cristalización
- Por enfriamiento: se disuelve la sustancia en caliente hasta saturar y se deja enfriar. Funciona cuando la solubilidad baja mucho con la temperatura.
- Por evaporación del disolvente: al eliminar el disolvente aumenta la concentración. Es el método de las salinas, donde el sol evapora el agua de mar.
- Por adición de un antidisolvente: se añade un líquido en el que la sustancia es poco soluble, que fuerza su precipitación.
- Desde el fundido: se enfría un material fundido hasta que solidifica; así se fabrican los monocristales de silicio para chips o los de rubí sintético.
- Desde un gas: el vapor pasa directamente a sólido, como la escarcha; es la inversa de la sublimación.
Cristalización y recristalización como método de separación
Las impurezas encajan mal en la red del cristal y tienden a quedarse en la disolución. Por eso, cristalizar es una de las técnicas clásicas de separación de mezclas y de obtención de sustancias puras. Cuando el sólido obtenido todavía contiene impurezas, se repite el proceso: se vuelve a disolver en poco disolvente caliente, se filtra en caliente, se enfría y se recoge el sólido por filtración. Esto se llama recristalización.
Sistemas cristalinos
Según la simetría de su celdilla unidad, los cristales se agrupan en siete sistemas:
| Sistema | Ejemplo |
|---|---|
| Cúbico | Sal común (NaCl), diamante, pirita |
| Tetragonal | Circón, rutilo |
| Ortorrómbico | Azufre rómbico, topacio |
| Monoclínico | Yeso, azufre monoclínico |
| Triclínico | Sulfato de cobre pentahidratado |
| Hexagonal | Berilo, hielo, grafito |
| Trigonal (romboédrico) | Cuarzo, calcita |
Ejemplos y aplicaciones
- Industria alimentaria: obtención de sal y de azúcar a partir de disoluciones concentradas.
- Industria farmacéutica: purificación de principios activos y control de su forma cristalina, que influye en cómo se absorbe el medicamento.
- Electrónica: crecimiento de monocristales de silicio y de otros semiconductores.
- Geología: formación de minerales y rocas al enfriarse el magma o precipitar las sales de aguas subterráneas.
- Química del laboratorio: compuestos iónicos como el NaCl, que cristalizan al evaporar agua salada.
Ejercicios resueltos
1. Supón que una sustancia tiene una solubilidad de 60 g por cada 100 g de agua a 80 °C y de 20 g por cada 100 g de agua a 20 °C. Se prepara una disolución saturada en 200 g de agua a 80 °C y se enfría hasta 20 °C. ¿Cuántos gramos cristalizan?
A 80 °C, en 200 g de agua se disuelven 2 × 60 = 120 g. A 20 °C, en 200 g de agua solo caben 2 × 20 = 40 g. Cristaliza la diferencia: 120 − 40 = 80 g de sólido.
2. En el ejercicio anterior, ¿qué porcentaje del soluto se recupera?
Se recuperan 80 g de los 120 g disueltos: 80/120 × 100 = 66,7 %.
3. Se recristalizan 5,0 g de una muestra impura y se obtienen 4,5 g de cristales secos. ¿Cuál es el rendimiento de recuperación?
Rendimiento = 4,5/5,0 × 100 = 90 %. Parte de la pérdida corresponde a las impurezas eliminadas y parte al soluto que queda disuelto en el líquido madre.
Preguntas frecuentes
¿Cristalización es lo mismo que solidificación?
No exactamente. La solidificación es el paso de líquido a sólido, sea ordenado o no. La cristalización exige además que el sólido tenga estructura cristalina. El vidrio, por ejemplo, solidifica sin cristalizar.
¿Por qué se forman cristales grandes si el enfriamiento es lento?
Porque se forman pocos núcleos y las partículas tienen tiempo de colocarse en su lugar correcto, de modo que cada núcleo crece mucho. Con enfriamiento rápido aparecen muchos núcleos que compiten y dan cristales pequeños.
¿Qué es una disolución sobresaturada?
Es la que contiene más soluto disuelto del que corresponde a su solubilidad a esa temperatura. Es inestable: basta una pequeña perturbación o un cristal de siembra para que el exceso cristalice.
¿Para qué sirve la cristalización en la industria?
Sobre todo para purificar sustancias y darles una forma sólida manejable y de tamaño controlado. Se usa en la producción de azúcar, sal, fertilizantes, medicamentos y semiconductores.
¿Se puede cristalizar en casa?
Sí. Disolviendo azúcar o sal en agua caliente hasta saturar y dejando evaporar el agua lentamente en un recipiente tapado con un paño, aparecen cristales en unos días. Un hilo en la disolución facilita que crezcan sobre él.
Referencias
- Mullin, J. W. Crystallization. Butterworth-Heinemann.
- Atkins, P. y Jones, L. Principios de química: los caminos del descubrimiento. Editorial Médica Panamericana.
- Brown, T. L., LeMay, H. E. y Bursten, B. E. Química: la ciencia central. Pearson.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2026). «Cristalización». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/quimica/cristalizacion/
