(A) (B)

LABORATORIO DE INVESTIGACIÓN
EN LITIASIS RENAL
BIOMINERALIZACIÓN PATOLÓGICA:
UROLITIASIS
1.- Principios básicos de los procesos
de cristalización.
Aspectos termodinámicos y cinéticos.
DEFINICIÓN:
La cristalización es un proceso en el que se produce un cambio de fase.
La fuerza impulsora de dicha reacción se mide mediante la sobresaturación (S)
Sobresaturación absoluta:
diferencia entre la concentración de la disolución sobresaturada (c)
y la concentración de la disolución saturada (c*)
∆c = c – c*
Sobresaturación:
cociente entre la concentración de la disolución sobresaturada (c)
y la concentración de la disolución saturada (c*)
S = c / c*
Sobresaturación relativa:
σ=S-1
¿Cómo se forman los cristales? (1)
Nucleación Homogénea
(A)
crecimiento cristalino
Núcleo homogeneo
(estable)
(B)
Inhibidor de
la nucleación
homogénea
¿Cómo se forman los cristales? (2)
Nucleación Heterogénea
(A)
Nucleante heterogéneo
(B)
Inhibidor de la
nucleación
heterogénea
El crecimiento cristalino supone la adición en la red
cristalina de nuevas unidades constituyentes de la fase
sólida en desarrollo.
¿Cómo se forman
los cristales? (3)
(A)
Crecimiento
cristalino
(B)
Inhibidor del
crecimiento
cristalino
Mecanismos de crecimiento cristalino
1. Crecimiento continuo o por reacción superficial
2. Crecimiento por nucleación bidimensional
3. Crecimiento por dislocaciones helicoidales.
En el crecimiento cristalino mediante reacción superficial, la incorporación de la
unidad constructiva puede dividirse en varios pasos:
1.- La unidad constructiva llega a la capa de adsorción en la superficie del cristal y a
la vez, sufre una deshidratación 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 deshidratación, hasta
sufrir una completa desolvatación. Únicamente así puede formar enlaces fuertes e
incorporarse a la red cristalina.
El proceso se repite para nuevas unidades constructivas,
ocupándose los huecos o posiciones que suponen una
mayor energía de enlace.
Energías relativas de los distintos tipos de posiciones
en la superficie de un cristal de halita
El crecimiento por nucleación bidimensional se
produce a sobresaturaciones relativamente elevadas,
y es debido a los choques de unidades constructivas
en disolución con la superficie del cristal, mediante
los que originan agrupaciones de las mismas,
llamados núcleos bidimensionales.
Cuando un núcleo bidimensional tiene un tamaño
superior al crítico, su crecimiento se producirá
espontáneamente, hasta completar una nueva capa
del cristal, en cuyo caso la superficie será lisa (a).
Para sobresaturaciones más elevadas, la velocidad de
formación de núcleos es superior a la de crecimiento
lateral de los mismos, en cuyo caso la superficie es
rugosa (mecanismo polinuclear) (b).
El mecanismo por dislocación helicoidal, se produce a sobresaturaciones bajas, y en él 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 dislocación helicoidal. Este tipo de crecimiento puede continuar
indefinidamente, ya que el escalón de crecimiento nunca desaparece.
Aspecto en superficie del escalón de una dislocación helicoidal
Aspecto de la superficie de cristales que han crecido mediante dislocación helicoidal
PROCESOS SECUNDARIOS: RECRISTALIZACIÓN
También conocida como maduración de Ostwald, en la
que los cristales pequeños se disuelven, mientras que los
grandes aumentan su tamaño a expensas de la disolución
de los pequeños. Este fenómeno se produce para
conseguir una disminución del área de interfase sólidodisolución.
PROCESOS SECUNDARIOS: ENVEJECIMIENTO
Consiste en un cambio gradual de la estructura de la fase
sólida, y en la transformación de las fases no estables de
los cristales en fases más estables.
Los precipitados de sales con agua de cristalización,
pueden perder parte de esa agua en la transformación a
una fase más estable.
PROCESOS SECUNDARIOS: AGREGACIÓN
Durante las cristalizaciones se forman mayoritariamente
agregados en lugar de cristales individuales.
Estos agregados puede ser de dos tipos:
- Agregados primarios
- Agregados secundarios
AGREGADOS PRIMARIOS
Los agregados primarios se forman por el crecimiento irregular de
los cristales, lo que genera distintos hábitos, tales como cristales
gemelos y otros policristales.
Según se dispongan los cristales, los agregados reciben el nombre de
irregulares, paralelos, radiales, etc.
AGREGADOS SECUNDARIOS
Los agregados secundarios se forman por la unión de cristales ya
formados, dando unidades de mayor tamaño.
Para que este tipo de agregación sea posible, es imprescindible que en
el medio haya una elevada cantidad de cristales. En caso contrario, la
agregación secundaria es muy poco probable.
FACTORES QUE AFECTAN A LA CRISTALIZACIÓN:
Los inhibidores de la cristalización. Impiden o dificultan la
cristalización, pudiendo afectar a una o varias de las etapas
de la cristalización (nucleación, crecimiento cristalino,
agregación).
(a) Adsorción específica de inhibidores de bajo peso molecular
sobre una cara cristalina, (b) adsorción inespecífica de inhibidores
de alto peso molecular (c) adsorción específica de inhibidores de alto
peso molecular.