La nueva teoría desmitifica el proceso de cristalización.

Una nueva teoría “desmitifica” el proceso de cristalización y muestra que el material que cristaliza es el componente dominante dentro de la solución: el disolvente, no el soluto. La teoría tiene implicaciones para todo, desde el desarrollo de fármacos hasta la comprensión del cambio climático.

“Los cristales están en todas partes, los utilizamos en todo, desde la tecnología hasta la medicina, pero carecemos de una comprensión real del proceso de fabricación de cristales”, dice James Martin, profesor de química en la Universidad Estatal de Carolina del Norte y autor del artículo. el asunto que esboza la teoría.

“Las ideas predominantes sobre la fusión y la aceleración son que son básicamente lo opuesto entre sí, pero no lo son. De hecho, son procesos completamente diferentes”, dice Martin.

“Utilizo como ejemplo un experimento de química de la escuela secundaria sobre la lixiviación de una solución: cuando disuelvo una sal (soluto) en agua (disolvente), predomina el agua. Básicamente, esto se produce porque la sal se disuelve”, dice Martin. Si luego quiero hacer crecer un cristal de sal a partir de esa solución, la fase dominante tiene que ser la sal, que es el disolvente en este punto y es lo que forma el cristal”.

Los diagramas de fases termodinámicos, que describen puntos de transición en solución dependientes de la concentración y la temperatura, se pueden utilizar para explicar la nueva teoría, que ha sido denominada teoría de la zona de transición.

La teoría muestra que la cristalización se produce en dos etapas: la primera forma intermedia de precrecimiento similar a una fusión. Luego puede organizarse en estructuras cristalinas intermedias.

“Para hacer crecer un cristal a partir de una solución, es necesario separar rápidamente el disolvente y la solución”, afirma Martin. “Cuando aquí nos referimos a ‘fundir’, nos referimos a la fase pura del disolvente antes de la formación de cristales. La diferencia aquí es que mi teoría muestra que se puede preparar la solución en tales condiciones, lo que conduce a un crecimiento de cristales mejor y más rápido. En otras palabras, el disolvente (la impureza que contiene) controla la tasa de crecimiento del cristal”.

Martin aplicó su teoría a diferentes soluciones, concentraciones y condiciones de temperatura y descubrió que describía con precisión la velocidad y el tamaño de la formación de cristales.

“El principal problema con las explicaciones anteriores de la cristalización era la idea de que los cristales crecen por difusión de partículas de soluto libres y luego los cristales en crecimiento se adhieren a la interfaz”, dice Martin. “En cambio, es importante comprender el acoplamiento cooperativo del disolvente para describir el crecimiento de los cristales”.

Según Martin, el aspecto clave de la nueva teoría es centrarse en comprender cómo las impurezas del soluto alteran la asociación cooperativa del disolvente.

“Al comprender la interacción de la temperatura y la concentración, podemos predecir qué tan rápido y grandes cristales crecerán a partir de la solución”.

Martin cree que el diagrama de fases puede tener aplicaciones importantes no sólo para la formación de cristales sino también para prevenir la formación de cristales, como prevenir el crecimiento de cálculos renales.

“Los cristales impregnan la tecnología, están a nuestro alrededor e influyen en nuestra vida diaria”, dice Martin. “Esta teoría ofrece a los investigadores herramientas sencillas para comprender la ‘magia’ del crecimiento de los cristales y hacer mejores predicciones. Es un ejemplo de cómo la ciencia básica puede sustentar todo tipo de problemas del mundo real”.

aparece en el periódico. el asunto y fue apoyado en parte por la Fundación Nacional de Ciencias.