La cristalización es una técnica para separar sólidos de una solución o, dicho de otro modo, un procedimiento para purificar cosas. Este es el método más frecuente para purificar el agua de mar. Algunas sales tienen unas pocas moléculas de agua en su estructura cristalina como componente esencial. El agua de cristalización se refiere a las moléculas de agua que forman la estructura de un cristal. Las sales hidratadas son sales que contienen el agua que provoca la cristalización. A continuación se explica detalladamente el agua de cristalización, las sales hidratadas y anhidras y también la acción del calor sobre las sales hidratadas.
Agua de Cristalización
El agua de cristalización se refiere a las moléculas de agua que componen la estructura de un cristal de sal. El agua que se ha unido químicamente a una estructura cristalina se conoce como agua de cristalización.
La producción de cristales requiere frecuentemente el uso de agua. Un número fijo de moléculas en una fórmula de una unidad de sal se denomina agua de cristalización. Los hidratos son sales cristalinas que contienen agua durante el proceso de cristalización. El agua de cristalización también se conoce como agua de hidratación o agua de cristalización.
La formación de cristales puros a partir de una solución acuosa hace que el agua cristalice. Los contaminantes no están presentes en estos cristales. El calor tiene un fuerte efecto sobre estos cristales. El agua de cristalización, también conocida como agua de hidratación, está formada por moléculas de agua que se encuentran en el interior de los cristales. En la producción de cristales a partir de soluciones acuosas, el agua está frecuentemente presente. El agua de cristalización es la cantidad total de agua en una sustancia a una temperatura determinada y suele estar presente en una proporción definida en diferentes situaciones. El agua contenida en la estructura cristalina de un complejo metálico o una sal que no está unida directamente al catión metálico se conoce como “agua de cristalización”.
Muchos productos químicos absorben moléculas de agua en sus marcos cristalinos después de la cristalización del agua o de disolventes que contienen agua. El calentamiento de una muestra normalmente puede eliminar el agua de cristalización, pero las cualidades cristalinas se pierden con frecuencia. El dihidrato de cloruro de sodio, por ejemplo, es inestable a temperatura ambiente. Las proteínas cristalizan con mucha agua en la red cristalina, en comparación con las sales inorgánicas.
Las proteínas con más del 50% de agua de cristalización y el sulfato de cobre pentahidratado con cinco moléculas de agua de cristalización son ejemplos de agua de cristalización.
¿Qué son las sales hidratadas?
Una sal hidratada es una molécula de sal cristalina que está débilmente conectada a un pequeño número de moléculas de agua. Cuando el anión de un ácido y el catión de una base se unen para formar una molécula de ácido-base, se forma una sal. Un anhidrato es una molécula de sal que no está unida a ninguna molécula de agua, mientras que una sal hidratada es una que está unida a moléculas de agua.
Las moléculas de agua en una sal hidratada se incorporan a la estructura cristalina de la sal. Una sal hidratada es aquella en la que los iones de su estructura cristalina están acoplados con varias moléculas de agua. Estas moléculas de agua se denominan fluidos de cristalización o aguas de hidratación. Las sales hidratadas son sales que contienen agua durante la cristalización. Cada sal hidratada tiene un número fijo de moléculas de agua de cristalización en su única ‘unidad de fórmula’.
Los siguientes son algunos ejemplos de sales hidratadas.
- CuSO 4 .5H 2 O cristales de sulfato de cobre, que incluyen 5 moléculas de agua de cristalización en una unidad de fórmula. El sulfato de cobre pentahidratado es su nombre químico.
- Los cristales de sulfato de calcio, a menudo conocidos como cristales de yeso, se escriben como CaSO 4 .2H 2 O porque contienen dos moléculas de agua de cristalización en una unidad de fórmula. Sulfato de calcio dihidrato es otro nombre para él.
- Los cristales de carbonato de sodio, también conocidos como cristales de soda de lavado, se escriben como Na 2 CO 3 .10H 2 O porque cada unidad de fórmula contiene 10 moléculas de agua de cristalización. Se le conoce como carbonato de sodio decahidratado.
El sulfato de cobre, el sulfato de calcio y el carbonato de sodio son algunas de las sales hidratadas basadas en los ejemplos mencionados anteriormente. Las sales hidratadas se pueden encontrar en una variedad de condiciones, incluso en agua dulce. La sal tiene una estructura cristalina flexible que le permite unirse fácilmente a las moléculas de agua y se hidrata. El cloruro de sodio o la sal absorben el vapor de agua del aire o entran en contacto con el agua líquida. Los productos químicos que fluyen libremente, por ejemplo, generan moléculas de sal cuando los compuestos en el suelo o la roca de un área en particular se disuelven y se mezclan con el agua subterránea, y eventualmente se hidratan con las moléculas de agua.
Usos de la sal hidratada
- Las sales de Epsom son la aplicación más conocida de sales hidratadas en la vida diaria. Muchos de los compuestos que se encuentran en las sales son requeridos por el cuerpo humano. Esos compuestos, sin embargo, pueden ser difíciles de absorber o recibir solo a través de la dieta. La gente ha tomado tradicionalmente baños curativos en regiones donde las sales hidratadas ocurren naturalmente, creyendo que tienen efectos curativos. Las sales de Epsom son un ejemplo de esto. Aunque sus propiedades medicinales no han sido probadas, la sal de Epsom tiene potencial comercial como remedio casero. Otra importante aplicación de la sal hidratada es en la industria.
- La sal, incluidas las sales hidratadas, tiene una amplia gama de aplicaciones industriales. Muchas industrias dependen de la sal hidratada. En la industria química, la sal es el componente principal de más de la mitad de los productos. Las industrias de vidrio, papel, caucho y textil también emplean sal hidratada.
- La sal también se emplea como sal para ablandar el agua en sistemas de ablandamiento de agua tanto industriales como domésticos. Además, la sal hidratada se emplea ampliamente en el sector de las energías alternativas debido a su capacidad para mantener una temperatura constante durante un período prolongado de tiempo.
¿Qué son las sales anhidras?
Anhidro se refiere a una sustancia que está completamente desprovista de agua. Las sales anhidras son sales que han perdido su agua de cristalización. Como resultado, las sales anhidras carecen de agua de cristalización. Una sal anhidra se hidrata cuando se le introduce agua. El cloruro de calcio, en su estado anhidro, tiene una variedad de aplicaciones. También puede detectar la humedad en el aire y el vapor. El cloruro de calcio se utiliza en varios controles de seguridad industriales para medir la erosión o las grietas en las carreteras.
En los experimentos, la eliminación de la humedad es importante porque normalmente controla las reacciones secundarias u otras consecuencias inesperadas en los productos químicos que se estudian. Los compuestos orgánicos se pueden secar con agentes secantes como Na 2 SO 4 y MgSO 4 . Sin embargo, cuando estos materiales anhidros entran en contacto con el agua, el agua se absorbe en lugar de simplemente evaporarse. Como resultado, tales soluciones de secado son incompletas, pueden quedar rastros de agua y, como resultado, los compuestos pueden considerarse contaminados.
Acción del calor sobre las sales hidratadas
Cuando las sales hidratadas se calientan a altas temperaturas, pierden su agua de cristalización. Las sales hidratadas pierden su forma y color regulares cuando se pierde el agua de cristalización, y se convierten en partículas pulverulentas incoloras. Ya que en las sales anhidras no hay agua de cristalización, por lo que cuando se le añade agua a una sal anhidra, ésta se hidrata y vuelve a su color original. El siguiente ejemplo ayudará a aclarar esto.
Los cristales de sulfato de cobre son de color azul. Cuando los cristales de sulfato de cobre se calientan a alta temperatura, pierden toda su agua y se convierten en sulfato de cobre anhidro, que es de color blanco.
CuSO 4 .5H 2 O → CuSO 4 + 5H 2 O
(Sulfato de cobre hidratado) (Sulfato de cobre anhidro) (Agua)
Como resultado de la pérdida de agua durante la cristalización, los cristales de sulfato de cobre azul se vuelven blancos cuando se calientan vigorosamente. La deshidratación de cristales de sulfato de cobre es un proceso reversible. Como resultado, agregar agua al sulfato de cobre anhidro hace que se hidrate y se vuelva azul, lo que resulta en la producción de sulfato de cobre hidratado.
CuSO 4 + 5H 2 O → CuSO 4 .5H 2 O
(Sulfato de cobre anhidro) (Agua) (Sulfato de cobre hidratado)
Cuando agrega agua al sulfato de cobre anhidro, se vuelve azul. Esta propiedad del sulfato de cobre anhidro se utiliza para detectar la presencia de humedad o agua en un líquido. Al polvo blanco de sulfato de cobre anhidro se le añaden unas gotas del líquido a ensayar. La presencia de humedad o agua en sulfato de cobre anhidro se indica por la aparición de color azul.
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: ¿Por qué las sales que contienen agua de cristalización parecen estar perfectamente secas?
Responder:
El agua de cristalización es una parte de la estructura cristalina del agua. Como el agua de cristalización no es agua libre, no moja la sal. Así, las sales que contienen agua de cristalización parecen estar perfectamente secas.
Pregunta 2: ¿Cómo es útil el agua de cristalización para los cristales de sales?
Responder:
El agua de cristalización da forma a los cristales de sales y en algunos casos les da color. Por ejemplo, la presencia del agua de cristalización en los cristales de sulfato de hierro les confiere un color verde.
Pregunta 3: Escribe el nombre y la fórmula de una sal que contiene cinco moléculas de agua de cristalización.
Responder:
Los cristales de sulfato de cobre incluyen cinco moléculas de agua de cristalización en una unidad de fórmula. Su fórmula es CuSO 4 .5H 2 O.
Pregunta 4: ¿Cuál es el color de los cristales de FeSO 4 .7H 2 O? ¿Qué le sucede al color cuando se calienta?
Responder:
Los cristales de FeSO 4 .7H 2 O son de color verde. Pierde el agua de cristalización cuando se calienta, dando como resultado sulfato ferroso anhidro. Tiene un color marrón rojizo.
Pregunta 5: ¿Está presente el agua en los cristales de cloruro de sodio anhidro?
Responder:
Dado que no hay moléculas de agua en un material anhidro, tampoco hay agua presente en los cristales de cloruro de sodio anhidro. Estos cristales anhidros se crearon eliminando cuidadosamente el agua de cristalización de las sales hidratadas.
Pregunta 6: ¿Por qué los cristales de sulfato de cobre cambian de color cuando se calientan?
Responder:
El color azul de los cristales de sulfato de cobre se vuelve blanco al calentarse debido a la pérdida de agua durante la cristalización.