Cristallizzazione
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La cristallizzazione è un cambiamento di stato della materia, da liquido a solido, nel quale composti disciolti in un solvente solidificano disponendosi secondo strutture cristalline ordinate. È quindi, fisicamente parlando, una trasformazione che implica diminuzione di entropia.
In senso lato il termine cristallizazione indica la formazione di un qualsiasi solido cristallino come ad esempio lo zolfo rombico o la formazione di cristalli di neve. Rappresenta un fenomeno ampiamente diffuso in natura che ad esempio origina rocce minerarie, stalattiti, stalagmiti e depositi di salgemma a seguito dell'evaporazione dell'acqua permeante con formazione di grossi aggregati salini solidi. La formazione di una singola particella solida, il germe di cristallizzazione costituisce il punto d'inizio del processo di cristallizzazione: tale singola entità funge da agglomerante catalizzando la formazione del solido per accrescimento successivo. Quindi tutto ciò che favorisce la formazione del primo germe o l'accrescimento, favorisce la solidificazione. Ad esempio una superficie metallica favorisce la formazione del primo germe (che si deposita su di essa) mentre l'evaporazione, con l'effetto di aumentare la concentrazione, intensifica le interazioni ioniche favorendo l'agglomerazione.
In chimica la cristallizzazione è una metodica utilizzata per purificare ed isolare composti chimici. La sostanza impura in oggetto viene portata in soluzione in poco solvente e viene sottoposta a riscaldamento. Man mano la soluzione si concentra, bisogna sempre controllare che il solvente non evapori totalmente, cominciano a formarsi i primi germi di cristallizzazione che via via aumenteranno di dimensione agglomerando altri ioni; ciò è favorito dallo strofinio di una bacchetta di vetro sulla superficie del contenitore (solitamente un becher) che generando ulteriori cariche elettriche perturba gli equilibri elettrostatici esistenti in soluzione. Il risultato finale consiste nella separazione di una fase solida che viene filtrata. Il filtrato viene quindi riportato in soluzione con un'altra quantità di solvente e si ripete la pratica precedentemente descritta: si effettua cioè la ricristallizzazione, per essere certi di ottenere un composto ad elevato grado di purezza. Durante la cristallizzazione solidifica, in determinate condizioni di solventi e temperature utilizzate, solamente il composto in esame mentre le impurità restano in soluzione. La ricristallizzazione si effettua perché esiste sempre una certà quantità di impurezze inglobate nel solido, in seguito ad adsorbimento, absorzione o occlusione cristallina.
La cristallizzazione frazionata è una variante che permette di cristallizzare una soluzione contenente più sostanze isolando i singoli componenti puri. Viene effettuata sfruttando le diverse solubilità alle diverse temperature d'esercizio. Sostanze che cristallizzano in un medesimo (o simile) abito cristallino e che sono composte da ioni con carica elettrica simile tendono a coo-cristallizzare totalmente o parzialmente, rendendo vana la possibilità di isolarli singolarmente.
Oltre che in laboratorio chimico la cristallizzazione e la cristallizzazione frazionata vengono impiegate nell'industria chimica con l'ausilio di tecnologie e metodiche operanti su vasta scala che sfruttano i cristallizzatori.
In natura, la cristallizzazione frazionata rappresenta il principale processo per cui si formano magmi tra loro parentali. In pratica, da un magma definito "genitore" si ottengono, per frazionamento di fasi minerali differenti e stabili a temperature via via più basse, magmi definiti "figli" a composizione chimica differente. Tutti i magmi tra loro parentali formano una serie magmatica che solitamente si muove verso termini (rocce) via via più acidi, cioè più ricchi in silice.
