LABORATORIO DE INVESTIGACIN EN LITIASIS RENAL

BIOMINERALIZACIN PATOLGICA: UROLITIASIS

1.- Principios bsicos de los procesos de cristalizacin.

Aspectos termodinmicos y cinticos.

DEFINICIN:

La cristalizacin es un proceso en el que se produce un cambio de fase.

La fuerza impulsora de dicha reaccin se mide mediante la sobresaturacin (S)

Sobresaturacin absoluta:diferencia entre la concentracin de la disolucin sobresaturada (c) y la concentracin de la disolucin saturada (c*)

c = c c*

Sobresaturacin:cociente entre la concentracin de la disolucin sobresaturada (c) y la concentracin de la disolucin saturada (c*)

S = c / c*

Sobresaturacin relativa:

= S - 1

CCmomo se se formanforman los los cristalescristales? (1)? (1)

NucleaciNucleacinn HomogHomogneanea

Ncleo homogeneo (estable)

crecimiento cristalino

(A)

(B)Inhibidor dela nucleacinhomognea

CCmomo se se formanforman los los cristalescristales? (2)? (2)NucleaciNucleacinn HeterogHeterogneanea

(A)

(B)

Nucleante heterogneo

Inhibidor de lanucleacinheterognea

El crecimiento cristalino supone la adicin en la red cristalina de nuevas unidades constituyentes de la fase slida en desarrollo.

http://www.povray.org/preview/irtc-cd3/stills/19980831/view/epitaxy.htm

CCmomo se se formanformanlos los cristalescristales? (3)? (3)

CrecimientoCrecimientocristalinocristalino

(A)

(B)

Inhibidor delcrecimientocristalino

Mecanismos de crecimiento cristalino

1. Crecimiento continuo o por reaccin superficial

2. Crecimiento por nucleacin bidimensional

3. Crecimiento por dislocaciones helicoidales.

En el crecimiento cristalino mediante reaccin superficial, la incorporacin de la unidad constructiva puede dividirse en varios pasos:1.- La unidad constructiva llega a la capa de adsorcin en la superficie del cristal y a la vez, sufre una deshidratacin parcial.2.- La unidad constructiva se mueve sobre la superficie del cristal, hasta alcanzar un lugar donde se puede incorporar a la red, sufriendo de nuevo deshidratacin, hasta sufrir una completa desolvatacin. nicamente as puede formar enlaces fuertes e incorporarse a la red cristalina.

El proceso se repite para nuevas unidades constructivas, ocupndose los huecos o posiciones que suponen una mayor energa de enlace.

Energas relativas de los distintos tipos de posiciones en la superficie de un cristal de halita

El crecimiento por nucleacin bidimensional se produce a sobresaturaciones relativamente elevadas, y es debido a los choques de unidades constructivas en disolucin con la superficie del cristal, mediante los que originan agrupaciones de las mismas, llamados ncleos bidimensionales.Cuando un ncleo bidimensional tiene un tamao superior al crtico, su crecimiento se producirespontneamente, hasta completar una nueva capa del cristal, en cuyo caso la superficie ser lisa (a).Para sobresaturaciones ms elevadas, la velocidad de formacin de ncleos es superior a la de crecimiento lateral de los mismos, en cuyo caso la superficie es rugosa (mecanismo polinuclear) (b).

El mecanismo por dislocacin helicoidal, se produce a sobresaturaciones bajas, y en l el crecimiento se produce capa a capa en espiral, lo que se debe a la existencia de defectos en la red cristalina, en concreto la dislocacin helicoidal. Este tipo de crecimiento puede continuar indefinidamente, ya que el escaln de crecimiento nunca desaparece.

Aspecto en superficie del escaln de una dislocacin helicoidal

Aspecto de la superficie de cristales que han crecido mediante dislocacin helicoidal

PROCESOS SECUNDARIOS: RECRISTALIZACIN

Tambin conocida como maduracin de Ostwald, en la que los cristales pequeos se disuelven, mientras que los grandes aumentan su tamao a expensas de la disolucin de los pequeos. Este fenmeno se produce para conseguir una disminucin del rea de interfase slido-disolucin.

PROCESOS SECUNDARIOS: ENVEJECIMIENTO

Consiste en un cambio gradual de la estructura de la fase slida, y en la transformacin de las fases no estables de los cristales en fases ms estables.Los precipitados de sales con agua de cristalizacin, pueden perder parte de esa agua en la transformacin a una fase ms estable.

PROCESOS SECUNDARIOS: AGREGACIN

Durante las cristalizaciones se forman mayoritariamente agregados en lugar de cristales individuales.Estos agregados puede ser de dos tipos:- Agregados primarios- Agregados secundarios

AGREGADOS PRIMARIOSLos agregados primarios se forman por el crecimiento irregular de los cristales, lo que genera distintos hbitos, tales como cristales gemelos y otros policristales.Segn se dispongan los cristales, los agregados reciben el nombre deirregulares, paralelos, radiales, etc.

AGREGADOS SECUNDARIOS

Los agregados secundarios se forman por la unin de cristales ya formados, dando unidades de mayor tamao.Para que este tipo de agregacin sea posible, es imprescindible que en el medio haya una elevada cantidad de cristales. En caso contrario, la agregacin secundaria es muy poco probable.

FACTORES QUE AFECTAN A LA CRISTALIZACIN:Los inhibidores de la cristalizacin. Impiden o dificultan la cristalizacin, pudiendo afectar a una o varias de las etapas de la cristalizacin (nucleacin, crecimiento cristalino, agregacin).

(a) Adsorcin especfica de inhibidores de bajo peso molecular sobre una cara cristalina, (b) adsorcin inespecfica de inhibidores de alto peso molecular (c) adsorcin especfica de inhibidores de alto peso molecular.