Cristalização

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Arbusto com gelo.

A cristalização é o processo (natural ou artificial) da formação de cristais sólidos de uma solução uniforme, ou seja homogênea. Ela consiste de dois principais eventos, a nucleação e o crescimento dos cristais ou crescimento molecular.

A nucleação é a etapa em que as moléculas do soluto dispersas no solvente começam a se juntar em clusters, em escala nanométrica. Esses clusters constituem o núcleo e só se tornam estáveis a partir de um certo tamanho crítico, que depende das condições de operação (temperatura, supersaturação, irregularidades, etc). Se o cluster não atinge a estabilidade necessária ele redissolve. É no estágio de nucleação que os átomos se arranjam de uma forma definida e periódica que define a estrutura do cristal.

O crescimento do cristal é o subsequente crescimento do núcleo que atingiu o tamanho crítico do cluster. A nucleação e o crescimento continuam a ocorrer simultaneamente enquanto a supersaturação existir. A supersaturação é a força motriz da cristalização, portanto, a velocidade de nucleação e de crescimento é comandada pela existência de supersaturação na solução. Dependendo das condições, tanto a nucleação quanto o crescimento podem ser predominantes um sobre o outro, e consequentemente, são obtidos cristais com tamanhos e formatos diferentes (o controle do tamanho e da forma dos cristais constitui um dos principais desafios da industria de manufaturação, como as farmacêuticas). Quando a supersaturação é ultrapassada, o sistema sólido-liquido atinge o equilíbrio e a cristalização está completa, a menos que as condições de operação forem modificadas do equilíbrio de forma a supersaturar a solução novamente.

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