I Concurso de Cristalizacin Servicio de Difraccin de

I Concurso de Cristalización Servicio de Difracción de Rayos X Universidad de Salamanca Dra. Francisca Sanz González Dr. José Manuel Compaña Prieto

Cristales en la vida cotidiana Piensa en un día cualquiera de tu vida… Te despierta una alarma de un reloj y ves que son las 7: 30 en unos números dibujados por cristales líquidos. Te levantas de la cama y te yergues sustentado por un esqueleto de cristales. Bajas a la cocina y al café le pones azúcar cristalizada. Te cepillas tus blancos dientes con un dentífrico basado en nanocristales. Te dispones a salir y, antes, quizá te adornes con alguna joya de bellos minerales. Llamas con el móvil, gracias a semiconductores fabricados con cristales de silicio, los mismos que usan las placas solares fotovoltaicas…, así podríamos seguir todo el día.

¿Dónde están los cristales? ¡Los cristales están presentes en nuestra vida cotidiana! En nuestro cuerpo En la vida En la naturaleza En nuevas tecnologías Esqueleto ADN, proteínas Geodas, minas Ordenador, móvil Fabricación fármacos En la agricultura En energía verde En el espacio Medicamentos Fertilizantes Panel solar Meteoritos

Cristalografía: Es la ciencia que estudia los cristales y determina su estructura interna. Con las herramientas desarrolladas en el siglo XX, a través de los cristales podemos ver los átomos en el interior de la materia viva o inanimada. ¡La Cristalografía ha recibido un total de 27 premios Nobel!.

Cristal: Sólido homogéneo cuyas partículas constituyentes (átomos, moléculas, iones) se ordenan tridimensionalmente de modo periódico formando una estructura cristalina. Tanto los cristales naturales (minerales) como los sintetizados en el laboratorio presentan formas geométricas definidas denominadas hábitos debidas al orden interno de la materia cristalina.

Cristales naturales Cueva del Águila Cueva de Pulpí Cueva de Nerja Aragonito (Cueva del Soplao) Geoda de amatista Copo de nieve Clinoclasa Cuarzo rosa Esmeralda

Cristales naturales gigantes La más espectacular maravilla cristalina se encuentra en las profundidades de la Tierra en México: la Cueva de los Cristales Gigantes de Naica. ¡Son los cristales de yeso más grandes del mundo construidos por la naturaleza!

Cristales sintéticos Cristales obtenidos en el laboratorio de diferentes hábitos

Cristal VS. vidrio Cuarzo cristalino (Si. O 2) Vidrio de cuarzo no cristalino Un cristal es un sólido cuyas partículas se disponen ordenadamente en las tres direcciones del espacio formando una estructura cristalina. Un vidrio es un sólido amorfo cuyas partículas se distribuyen al azar, sin ningún orden, y por tanto, carece de estructura cristalina.

Celda unidad: mínima unidad estructural que al repetirse mediante traslación genera el sólido cristalino. Se representa por un paralelepípedo definido a partir de las longitudes de las aristas independientes (a, b, c) y de los tres ángulos (α, β, γ). Los cristales en función de los parámetros de celda se clasifican en siete sistemas cristalinos.

Sistemas cristalinos con sus celdas unidad Aristas y ángulos Monoclínico a≠b≠c α = γ = 90⁰ ≠ β Cúbico a=b=c α = β = γ = 90⁰ Tetragonal a=b≠c α = β = γ = 90⁰ Ortorrómbico a≠b≠c α = β = γ = 90⁰ Hexagonal a=b≠c α = β = 90⁰, γ = 120⁰ Romboédrico a=b=c α = β = γ ≠ 90⁰ Triclínico a≠b≠c α ≠ β ≠ γ ≠ 90⁰

Descubrimiento de los RX El descubrimiento de los rayos X por Wilhelm Conrad Röntgen (1845 -1923) a finales del siglo XIX revolucionó la Cristalografía. W. C. Röntgen obtuvo el Premio Nobel de Física de 1901. Las aplicaciones de los rayos X en Medicina son bien conocidas (radiografías, tomografías, etc. ), y además se utilizan para explorar la estructura de la materia cristalina.

Difracción de rayos X Un experimento de difracción consiste en irradiar con rayos X un cristal, obteniéndose patrones de difracción, un conjunto de puntos exactamente ordenados. Los cristalógrafos han desarrollado herramientas teóricas y experimentales para convertir ese conjunto de puntos en imágenes de las moléculas de cualquier tipo de material.

Difracción de rayos X La difracción de rayos X determina la estructura molecular de cualquier producto, ya sea un compuesto inorgánico, un mineral, un medicamento o una proteína. Sal (Na. Cl) Cuarzo (Si. O 2) Aspirina (C 9 H 8 O 4) Lisozima

Aplicaciones de los Rayos X ¡¡¡Se encontraron aplicaciones sorprendentes!!! ADN: Watson, Crick, Wilkins. Premio Nobel Medicina (1953) Hemoglobina: M. Perutz. Premio Nobel Química (1962) Penicilina e insulina: D. Hodgkin. Premio Nobel Química (1964) Ribosoma: A. E. Jonath, T. A. Steiz, V. Ramakrishnan. Premio Nobel Química (2009)

Proceso de cristalización Cristalización: Proceso de purificación para formar un sólido cristalino, a partir de un gas, un líquido o una disolución. Fases: • Nucleación: Formación de un núcleo, es decir, un conjunto de partículas ordenadas (átomos, iones, moléculas), que sirven de semilla para que un cristal pueda crecer. • Crecimiento cristalino: El cristal crece a medida que los núcleos se añaden ordenadamente, como en el juego del Tetris.

Métodos de cristalización Enfriamiento lento de disoluciones saturadas • Útil para compuestos solubles en la mayoría de disolventes. • Se prepara disolución saturada, se calienta casi a ebullición, se filtra a un recipiente y se deja enfriar lentamente. Agua Sulfato de Cobre (II) Cristales de Sulfato de Cobre (II) Disolución caliente Filtrar

Métodos de cristalización Siembra de cristales • Cuando se tienen cristales buenos pero son muy pequeños. • Se obtienen cristales mayores empleando el método de enfriamiento lento de disoluciones saturadas. • El crecimiento del cristal se produce sobre el cristal sembrado. Barrera para el polvo ambiental Varilla para sujetar el hilo Hilo para suspender la varilla Solución sobresaturada Semilla (cristal suspendido)

Concurso de cristalización CONCURSO DE CRISTALIZACIÓN EN LA ESCUELA • ¿Sabes qué es un cristal? y ¿cómo se forma? • Las ventanas… ¿están hechas de cristal? • ¿Conoces la diferencia entre vidrio y cristal? • ¿Sabrías identificar cristales en el lugar donde estás ahora? • Y… ¿en tu cuerpo? ¡JUEGA A SER CIENTÍFICO! La Tierra emplea varios millones de años para formar minerales y rocas. Tú puedes hacer cristales en tres días…

Concurso de cristalización Sustancias a utilizar en el concurso Alumbre de potasio Fosfato diamónico Sacarosa (azúcar común) Colorantes Bórax Sulfato de Cobre (II) Sal de mesa

Cristalización de ADP Obtener cristales de ADP (NH 4 H 2 PO 4) a partir de una disolución sobresaturada empleando el método de siembra de cristales.

Formación de geodas Formar geodas de cristales de alumbre de potasio (KAl[SO 4]2· 12 H 2 O) al enfriar una disolución sobresaturada

Cristales de azúcar Hacer piruletas de cristales de azúcar gigantes al enfriar lentamente una disolución sobresaturada.

Figuras de cristales Crear figuras de cristales de diversas sales con la forma deseada empleando el método de siembra de cristales.

Servicio Difracción Rayos X Responsable Técnico Francisca Sanz González El Servicio de Difracción de Rayos X se sitúa en la planta -1 de la Facultad de Ciencias Técnicos de Servicio José Manuel Compaña Prieto Javier Iglesias Andrés Datos de contacto E-mail: sdrayosx@usal. es Tf: 923 29 45 00 Ext: 1590 https: //nucleus. usal. es/rayos/ ¡¡Muchas gracias por vuestra atención!!