Purificación de sólidos

Los compuestos químicos que son sólidos a temperatura ambiente generalmente se purifican por cristalización. La esencia del proceso consiste en disolver el material a purificar en un disolvente caliente y luego enfriar la disolución lentamente. La solubilidad del material disuelto va disminuyendo a medida que baja la temperatura y se va separando de la solución con el paso del tiempo. Losquímicos llaman al proceso cristalización si ocurre lentamente, y le llaman precipitación cuando es rápido. Cuando la cristalización se produce desde una solución en equilibrio se obtiene un material muy puro.
Inicialmente se forman cristales muy pequeños conocidos como "semilla" los que van creciendo lentamente por capas de forma reversible "capturando" las moléculas adecuadas de la solución, pero si lared cristalina se forma muy rápido, también se "atrapan" moléculas de las impurezas en la red de forma que debe tratarse siempre de cristalizar de forma muy lenta para lograr purificar la sustancia que se quiere. Para lograr la purificación por cristalización es muy importante conocer algo de la teoría de la solubilidad.
La solubilidad es variable

Decir que un soluto tiene determinadasolubilidad no es toda la historia, por ejemplo, si usted dice: "el azúcar de mesa (sacarosa) tiene una solubilidad de 190.5 g en 100 g de agua" ha brindado una información aun inútil, solo ha dado el "nombre" de la cuestión, a ese nombre le falta el "apellido". Si, así mismo, está incompleta la magnitud de la solubilidad en agua si no se dice la temperatura a la que se ha medido esa solubilidad, demanera que lo correcto es decir "el azúcar de mesa (sacarosa) tiene una solubilidad de 190.5 g en 100 g de agua a 10°C" y con ello estamos definiendo con exactitud la máxima cantidad de sacarosa que se disuelve en 100 g de agua en una situación particular de temperatura. De no hacerlo estamos cometiendo un error de gran magnitud ya que, por ejemplo, 100 g de agua a 90°C pueden disolver 420.0 g desacarosa ¡mas del doble!
Influencia de la temperatura

Bueno, de lo descrito arriba se puede concluir que la solubilidad aumenta al aumentar la temperatura del solvente, y esto es cierto para la mayoría de los sólidos, decimos "mayoría" porque hay excepciones como puede verse en la figura 1 abajo donde se muestra la solubilidad de algunas sustancias en agua de acuerdo a la temperatura.Solubilidad en agua de algunas sustancias
Figura 1. Solubilidad en agua de algunas sustancias
El aumento de la solubilidad no es igual para todas las sustancias; observe que el aumento de esta con la temperatura es muy poca para cloruro de sodio (NaCl), al contrario, el aceato de sodio (CH3CO2Na) sufre un incremento muy pronunciado, y con comportamiento excepcional está el sulfato de cerio Ce2(SO4)3cuya solubilidad desciende con el aumento de la temperatura. Note que en el gráfico la solubilidad se expresa como la relación entre unidades de masa (g de soluto/100 g de solvente). Pero también en la práctica es común que se use en forma de unidades de masa/unidades de volumen, por ejemplo, g de soluto/100 ml de solvente.
La única forma segura de determinar el comportamiento de la solubilidad deuna sustancia cualquiera cuando cambia la temperatura es en forma experimental y como regla general:
La solubilidad de sólidos en líquidos aumenta con el aumento de la temperatura
Preparando la solución
La primera cuestión a tener en cuenta para hacer una buena cristalización es la utilización de un disolvente adecuado, idealmente un buen disolvente (o mezclas de disolventes) es aquel en elque la sustancia a purificar es poco soluble a bajas temperaturas pero muy soluble si la temperatura sube cerca del punto de ebullición. Si la solubilidad es poco variable en relación a la temperatura del disolvente poco se podrá logra al calentar para disolver y enfriar para cristalizar y esto es fácil de entender. Contrariamente si la solubilidad es muy alta en el disolvente caliente la...