Ejemplos de cristalización
La cristalización forma sólidos ordenados a partir de disoluciones, fundidos o gases, desde los copos de nieve hasta el azúcar o el silicio de los chips.
Un copo de nieve, un grano de sal de Torrevieja o un caramelo de azúcar candi tienen algo en común: todos nacen de la cristalización, el proceso por el que las partículas de una sustancia se ordenan en una red regular y forman un sólido cristalino. Es a la vez un fenómeno natural que modela cuevas y rocas y una técnica de laboratorio e industria para obtener sustancias puras. En este artículo verás qué es, cómo se produce, más de 70 ejemplos reales agrupados por ámbitos y ejercicios resueltos.
¿Qué es la cristalización?
La cristalización es el proceso físico mediante el cual se forma un sólido cristalino a partir de una disolución, de un material fundido o, más raramente, de un gas. Las moléculas, átomos o iones se colocan siguiendo un patrón geométrico que se repite en las tres dimensiones, llamado red cristalina. La palabra deriva de cristal, del griego krýstallos, que significaba «hielo», porque los antiguos creían que el cuarzo era hielo petrificado.
En química, la cristalización es uno de los métodos de separación de mezclas homogéneas: permite separar un sólido disuelto de su disolvente y, de paso, purificarlo, porque las impurezas tienden a quedarse en el líquido sobrante, llamado aguas madres.
Características y etapas
- Sobresaturación: la disolución debe contener más soluto del que admite en equilibrio, algo que se logra enfriando, evaporando disolvente o añadiendo otra sustancia. Depende de la solubilidad.
- Nucleación: se forman los primeros agregados estables, o núcleos. Puede ser homogénea (espontánea) o heterogénea (sobre una mota de polvo, una rugosidad o un cristal «semilla»).
- Crecimiento: nuevas partículas se incorporan ordenadamente a los núcleos y el cristal aumenta de tamaño.
- Velocidad y tamaño: un enfriamiento lento produce cristales grandes y bien formados; uno rápido, cristales pequeños y numerosos.
- Pureza: la red cristalina rechaza las partículas extrañas, por eso la recristalización purifica.
- Cambio de estado: cuando se cristaliza desde un líquido puro es una solidificación; desde un gas, una deposición o sublimación inversa (véase estados de la materia).
Ejemplos de cristalización en la naturaleza
- Formación de copos de nieve en las nubes (hielo hexagonal).
- Escarcha sobre la hierba y los cristales del coche en las mañanas frías.
- Granizo, por capas de hielo que se acumulan en las tormentas.
- Hielo que cubre la superficie de un lago en invierno.
- Cencellada, hielo depositado por la niebla en ramas y alambradas.
- Sal marina que aparece al evaporarse el agua en las salinas.
- Costras de sal en las orillas del mar Muerto.
- Estalactitas y estalagmitas de calcita en cuevas kársticas.
- Geodas de amatista, con cristales de cuarzo hacia el interior.
- Geoda gigante de Pulpí (Almería), tapizada de cristales de yeso.
- Cristales gigantes de yeso de la cueva de Naica (México), de más de 10 metros.
- Rosas del desierto, agregados de yeso o barita formados en arenas.
- Granito, en el que el magma enfriado lentamente cristaliza cuarzo, feldespato y mica.
- Basalto, con cristales diminutos por un enfriamiento más rápido de la lava.
- Cubos de pirita en rocas sedimentarias, como los de Navajún (La Rioja).
- Diamantes, formados a gran presión y temperatura en el manto terrestre.
- Cristales de cuarzo en filones hidrotermales.
- Evaporitas de yeso y halita en antiguas cuencas marinas.
- Cristales de azufre alrededor de las fumarolas volcánicas.
- Travertinos que se depositan en manantiales calcáreos.
Ejemplos en el cuerpo humano y los seres vivos
- Cálculos renales de oxalato cálcico.
- Cristales de urato monosódico en las articulaciones durante un ataque de gota.
- Hidroxiapatita que forma el esmalte dental y la parte mineral de los huesos.
- Otolitos de carbonato cálcico en el oído interno, implicados en el equilibrio.
- Cálculos biliares de colesterol.
- Conchas de moluscos, hechas de cristales de calcita y aragonito.
- Nácar de las perlas, formado por placas de aragonito.
- Esqueletos de los erizos de mar, de calcita.
- Cristales de oxalato cálcico en muchas plantas, como la espinaca, el kiwi o la difenbaquia.
- Magnetita que producen algunas bacterias magnetotácticas.
Ejemplos en la cocina y la vida cotidiana
- Miel que se vuelve sólida y granulosa al cristalizar la glucosa.
- Azúcar candi, que crece sobre un hilo en un almíbar sobresaturado.
- Templado del chocolate para conseguir la forma cristalina V de la manteca de cacao, brillante y crujiente.
- Cubitos de hielo en el congelador.
- Helado, cuya textura depende de que los cristales de hielo sean pequeños.
- Fondant de pastelería, con microcristales de azúcar.
- Turrón y dulces que «azucaran» con el tiempo.
- Posos cristalinos de bitartrato potásico en el fondo de las botellas de vino.
- Cristales de tirosina y lactato cálcico en quesos curados.
- Sal que queda en la piel al secarse tras un baño en el mar.
- Cal (carbonato cálcico) que se acumula en hervidores, grifos y tuberías.
- Mermelada que forma granos de azúcar si se conserva mucho tiempo.
Ejemplos en la industria y el laboratorio
- Producción de azúcar a partir de la caña o la remolacha.
- Obtención de sal marina por evaporación solar.
- Refinado de la sal gema por disolución y recristalización.
- Purificación del ácido acetilsalicílico (aspirina) por recristalización.
- Purificación del paracetamol y de muchos otros principios activos.
- Obtención de silicio monocristalino para chips con el método Czochralski.
- Rubíes y zafiros sintéticos mediante el método Verneuil.
- Cuarzo sintético hidrotermal para osciladores de relojes y electrónica.
- Fabricación de fertilizantes cristalinos como la urea y el sulfato amónico.
- Producción de ácido cítrico y de glutamato monosódico.
- Obtención de lactosa a partir del suero de la leche.
- Cristalización de proteínas para estudiar su estructura por difracción de rayos X.
- Bicarbonato sódico obtenido en el proceso Solvay.
- Sal de Epsom (sulfato de magnesio) en farmacia.
- Vitrocerámica, vidrio al que se hace cristalizar parcialmente de forma controlada.
- Experimento escolar de cristales azules de sulfato de cobre.
- Cristales octaédricos de alumbre en el laboratorio del instituto.
- Copos de bórax sobre limpiapipas en talleres de ciencia.
Tipos de cristalización
| Tipo | Cómo se logra la sobresaturación | Ejemplo |
|---|---|---|
| Por enfriamiento | Bajando la temperatura de una disolución saturada en caliente | Nitrato potásico, azúcar candi |
| Por evaporación | Eliminando el disolvente | Sal marina en salinas |
| Desde el fundido | Enfriando un material líquido puro | Granito, silicio, hielo |
| Por adición de antisolvente | Añadiendo un líquido en el que el soluto es poco soluble | Fármacos que precipitan al añadir agua a su disolución alcohólica |
| Desde el vapor | Paso directo de gas a sólido | Escarcha, cristales de yodo |
Según la forma de su red, los cristales se agrupan en siete sistemas cristalinos: cúbico (halita, pirita), tetragonal (circón), ortorrómbico (olivino, aragonito), hexagonal (hielo, berilo), trigonal (cuarzo, calcita), monoclínico (yeso) y triclínico (microclina).
Ejercicios resueltos
1. ¿Qué tipo de cristalización se produce en una salina?
El sol y el viento evaporan el agua del mar hasta sobresaturarla de cloruro sódico: es una cristalización por evaporación.
2. La solubilidad del nitrato potásico es de unos 110 g por 100 g de agua a 60 °C y de 31,6 g a 20 °C. Si se enfría de 60 °C a 20 °C una disolución saturada con 100 g de agua, ¿cuánto sólido cristaliza?
110 − 31,6 = 78,4 g de nitrato potásico.
3. La solubilidad de la sal común apenas cambia con la temperatura (unos 36 g/100 g de agua a 20 °C y unos 39 g a 100 °C). ¿Por qué no se obtiene por enfriamiento?
Porque al enfriar cristalizaría muy poca sal; es mucho más eficaz evaporar el disolvente.
4. ¿Por qué el granito tiene cristales visibles y el basalto no?
El granito se enfrió lentamente en el interior de la corteza, lo que permitió crecer cristales grandes; el basalto procede de lava que se enfrió deprisa en superficie.
5. Clasifica: escarcha, miel cristalizada, cálculo renal, silicio de un chip.
Escarcha: desde el vapor. Miel: desde disolución (glucosa sobresaturada). Cálculo renal: desde disolución biológica (orina). Silicio: desde el fundido.
Importancia
La cristalización es una de las operaciones más usadas de la industria química y farmacéutica, porque proporciona productos muy puros con un consumo energético moderado. En geología explica la formación de rocas ígneas y de minerales; en medicina, el origen de cálculos y de la gota; y en la cocina, la textura del chocolate, el helado o la miel. Comprenderla también ayuda a distinguirla de otros métodos de separación como la decantación o la cromatografía.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la cristalización en pocas palabras?
Es el proceso por el que una sustancia pasa a sólido ordenando sus partículas en una red cristalina regular, normalmente a partir de una disolución sobresaturada o de un material fundido.
¿Qué diferencia hay entre cristalización y evaporación?
La evaporación es el paso del disolvente a gas; la cristalización es la formación del sólido ordenado. A menudo la evaporación se usa para provocar la cristalización, como en las salinas.
¿La miel cristalizada está en mal estado?
No. Es un proceso natural debido a que la glucosa de la miel está sobresaturada; calentándola suavemente al baño maría vuelve a quedar líquida.
¿Qué es la recristalización?
Es una técnica de purificación: se disuelve un sólido impuro en caliente, se filtra y se deja enfriar para que cristalice de nuevo, mientras las impurezas quedan disueltas en las aguas madres.
¿Cómo se consiguen cristales grandes?
Con una sobresaturación pequeña y un enfriamiento o una evaporación lentos, sin agitar, y si es posible a partir de un cristal semilla.
Referencias
- Mullin, J. W. Crystallization. Butterworth-Heinemann.
- Klein, C. y Hurlbut, C. S. Manual de mineralogía (basado en la obra de J. D. Dana). Reverté.
- Chang, R. y Goldsby, K. A. Química. McGraw-Hill.
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Equipo de Conceptualia. (2026). «Ejemplos de cristalización». Conceptualia. https://conceptualia.es/ejemplos/ejemplos-de-cristalizacion/
