Kristalizācija, kas tajā ietilpst, atdalīšanas metode, veidi un piemēri



The kristalizācija tas ir process, kurā cieto vielu veido ar atomiem vai molekulām organizētās struktūrās, ko sauc par kristāliskiem tīkliem. Kristālus un kristāliskos tīklus var veidot, nogulsnējot šķīdumu, izmantojot kodolsintēzi un dažos gadījumos tiešu gāzes uzkrāšanos..

Šī kristāliskā tīkla struktūra un raksturs būs atkarīgs no apstākļiem, kādos notiek process, ieskaitot laiku, kas pagājis, lai sasniegtu šo jauno stāvokli. Kristalizācija kā atdalīšanas process ir ļoti noderīga, jo tā ļauj nodrošināt, ka struktūras iegūst tikai no vēlamā savienojuma.

Turklāt šis process garantē, ka citu sugu pāreja netiks atļauta, ņemot vērā kristāla kārtību, padarot šo metodi par lielisku alternatīvu šķīdumu attīrīšanai. Daudzas reizes ķīmijā un ķīmijas inženierijā ir nepieciešams izmantot sajaukšanas atdalīšanas procesu.

Šī vajadzība rodas, lai palielinātu maisījuma tīrību vai iegūtu konkrētu tā sastāvdaļu, un tādēļ ir vairākas metodes, kuras var izmantot atkarībā no fāzēm, kurās tiek konstatēta šī vielu kombinācija..

Indekss

  • 1 Kas ir kristalizācija??
    • 1.1. Atklāšana
    • 1.2. Kristāla augšana
  • 2 Kā atdalīšanas metode
    • 2.1. Rekristalizācija
    • 2.2 Rūpniecības jomā
  • 3 Kristalizācijas veidi
    • 3.1. Kristalizācija ar dzesēšanu
    • 3.2. Kristalizācija, iztvaicējot
  • 4 Piemēri
  • 5 Atsauces

Ko veido kristalizācija??

Kristalizācijai ir nepieciešami divi soļi, kas jāveic pirms kristāliskā tīkla veidošanās: pirmkārt, mikroskopiskā līmenī jābūt pietiekami daudz atomu vai molekulu uzkrāšanai, lai sāktu tā saukto kodolu..

Šis kristalizācijas posms var notikt tikai pārdzesētos šķidrumos (ti, atdzesējot zem sasalšanas punkta, nepadarot tos cietus) vai pārspriegotus šķīdumus..

Pēc tam, kad sistēmā sākas kodēšana, kodolus var veidot pietiekami stabili un pietiekami lielus, lai sāktu kristalizācijas otro posmu: kristālisko augšanu.

Nucleation

Šajā pirmajā posmā nosaka daļiņu sastāvu, kas veidos kristālus, un tiek novērota vides faktoru ietekme uz veidotajiem kristāliem; piemēram, laiks, kas nepieciešams, lai parādās pirmais kristāls, ko sauc par kodēšanas laiku.

Ir divi kodēšanas posmi: primārā un sekundārā kodēšana. Pirmajā gadījumā izveidojas jauni kodoli, kad vidū nav citu kristālu vai kad citi esošie kristāli neietekmē to veidošanos..

Primārā kodācija var būt viendabīga, kurā nav nekādas ietekmes uz vidē esošu cietvielu daļu; vai arī tā var būt neviendabīga, ja ārējo vielu cietās daļiņas izraisa kodola palielināšanās ātrumu, kas parasti nenotiktu.

Sekundārā kodolizācijā jaunus kristālus veido citu esošo kristālu ietekme; tas var notikt sakarā ar to, ka griešanas spēki, kas padara esošo kristālu segmentus, kļūst par jauniem kristāliem, kas arī aug ar savu likmi.

Šāda veida kodēšanas priekšrocības ir augstas enerģijas vai plūsmas sistēmās, kur iesaistītais šķidrums rada sadursmes starp kristāliem.

Kristāla augšana

Tas ir process, kurā kristāls palielina tā lielumu, apvienojot vairāku molekulu vai jonu ar kristāliskā tīkla intersticiālajām pozīcijām..

Atšķirībā no šķidrumiem kristāli aug vienveidīgi tikai tad, ja molekulās vai jonos nonāk šajās pozīcijās, kaut arī to forma būs atkarīga no attiecīgā savienojuma veida. Jebkuru neregulāru vienošanos ar šo struktūru sauc par kristāla defektu.

Kristāla augšana ir atkarīga no vairākiem faktoriem, starp kuriem ir šķīduma virsmas spriegums, spiediens, temperatūra, kristālu relatīvais ātrums šķīdumā un Reynolds numurs, cita starpā..

Vienkāršākais veids, kā nodrošināt kristāla augšanu lielākos izmēros un augstu tīrības pakāpi, ir kontrolēta un lēna dzesēšana, kas neļauj kristāliem veidoties īsā laikā un ka svešas vielas tiek iesprostotas. viņi.

Turklāt ir svarīgi atzīmēt, ka mazos kristālus ir daudz grūtāk manipulēt, uzglabāt un pārvietot, un tas maksā vairāk, lai filtrētu tos no risinājuma, nevis lielākos. Lielākajā daļā gadījumu vislielākie vēlamie kristāli būs šiem un vairāk iemesliem.

Kā atdalīšanas metode

Ķīmijas un ķīmijas inženierzinātnēs bieži ir nepieciešams tīrīt šķīdumus, jo var būt nepieciešams iegūt produktu, kas ir viendabīgi sajaukts ar citu vai citu izšķīdinātu vielu..

Tāpēc ir izstrādātas iekārtas un metodes, lai veiktu kristalizāciju kā rūpniecisko atdalīšanas procesu.

Atkarībā no prasībām ir dažādi kristalizācijas līmeņi, un tos var veikt nelielā vai lielā mērogā. Tāpēc to var iedalīt divās vispārējās klasifikācijās:

Rekristalizācija

To sauc par pārkristalizāciju, izmantojot metodi, kas tiek izmantota ķīmisko vielu tīrīšanai mazākā mērogā, parasti laboratorijā.

To veic ar vēlamā savienojuma šķīdumu kopā ar piemaisījumiem piemērotā šķīdinātājā, tādējādi cenšoties nogulsnēties kristālu formā, no kurām dažas no divām sugām vēlāk jānoņem..

Ir vairāki veidi, kā šķīdumus pārkristalizēt, starp kuriem ir pārkristalizācija ar šķīdinātāju, ar vairākiem šķīdinātājiem vai ar karstu filtrāciju..

-Viens šķīdinātājs

Ja izmanto vienu šķīdinātāju, pagatavo piesātinātu šķīdumu, lai iegūtu savienojumu "A", piemaisījumu "B" un minimālo nepieciešamo šķīdinātāja daudzumu (augstā temperatūrā)..

Tad šķīdumu atdzesē, izraisot abu savienojumu šķīdību, un savienojums "A" vai piemaisījums "B" jāpārkristalizē. Ideāli vēlams, lai kristāli būtu no tīra A savienojuma. Lai sāktu šo procesu, var būt nepieciešams pievienot serdi, kas pat var būt stikla fragments.

-Dažādi šķīdinātāji

Pārstrādājot vairākus šķīdinātājus, izmanto divus vai vairākus šķīdinātājus, un to pašu procesu veic tāpat kā šķīdinātāju. Šim procesam ir tā priekšrocība, ka, pievienojot otro šķīdinātāju, savienojums vai piemaisījums nogulsnēsies, jo tie tajā nešķīst. Šajā pārkristalizācijas metodē nav nepieciešams sildīt maisījumu.

-Karstā filtrēšana

Visbeidzot, pārkristalizācija ar karstu filtrāciju tiek izmantota, ja ir nešķīstoša viela "C", kas tiek izņemta ar augstu temperatūras filtru pēc tam, kad ir veikta viena un tā paša šķīdinātāja atkārtota kristalizācija..

Rūpniecības jomā

Rūpniecības jomā mēs vēlamies veikt procesu, ko sauc par frakcionētu kristalizāciju, kas ir metode, kas attīra vielas atbilstoši to šķīdības atšķirībām..

Šie procesi atgādina pārkristalizācijas procesus, bet izmanto dažādas tehnoloģijas, lai apstrādātu lielākus produkta daudzumus.

Tiek pielietotas divas metodes, kas tiks labāk izskaidrotas šajā paziņojumā: kristalizācija ar dzesēšanu un kristalizāciju, iztvaicējot.

Tā kā šis process ir plašs, tas rada atkritumus, bet tos parasti recirkulē sistēma, lai nodrošinātu galaprodukta absolūtu tīrību..

Kristalizācijas veidi

Pastāv divi liela mēroga kristalizācijas veidi, kā minēts iepriekš: atdzesējot un iztvaicējot. Ir izveidotas arī hibrīda sistēmas, kurās abas parādības notiek vienlaicīgi.

Kristalizācija, dzesējot

Šajā metodē šķīdums tiek atdzesēts, lai samazinātu vēlamā savienojuma šķīdību, izraisot to, lai sāktu nogulsnēšanos vēlamajā ātrumā.

Ķīmijas inženierzinātnēs (vai procesos) kristalizatorus izmanto tvertņu formā ar maisītājiem, kas cirkulē dzesēšanas šķidrumus nodalījumos, kas ieskauj maisījumu, lai abas vielas nenonāktu saskarē, kamēr notiek dzesēšanas šķidruma pārnešana uz šķīdumu..

Lai noņemtu kristālus, tiek izmantoti skrēperi, kas nospiež cietos fragmentus bedrē.

Kristalizācija, iztvaicējot

Šī ir vēl viena iespēja, lai panāktu izšķīdušo kristālu nokrišanu, izmantojot šķīdinātāja iztvaikošanas procesu (nemainīgā temperatūrā, atšķirībā no iepriekšējās metodes), lai šķīdinātāju koncentrācija pārsniegtu šķīdības līmeni..

Visizplatītākie modeļi ir tā sauktie piespiedu cirkulācijas modeļi, kas kristāla šķidrumu uzglabā caur tvertni, kontrolējot to plūsmu un ātrumu, un parasti rada lielākus vidējos kristālus nekā tie, kas veidojas kristalizācijas procesā. dzesējot.

Piemēri

Kristalizācija ir process, ko bieži izmanto rūpniecībā, un var minēt vairākus piemērus:

- Sāls ieguve no jūras ūdens.

- Cukura ražošanā.

- Nātrija sulfāta veidošanā (Na2SO4).

- Farmācijas nozarē.

- Šokolādes, saldējuma, sviesta un margarīna ražošanā papildus daudziem citiem pārtikas produktiem.

Atsauces

  1. Kristalizācija. (s.f.). Izgūti no en.wikipedia.org
  2. Anne Marie Helmenstine, P. (s.f.). ThoughtCo. Izgūti no
  3. Boulder, C. (s.f.). Kolorādo Universitāte pie Boulderas. Izgūti no orgchemboulder.com
  4. Britannica, E. (s.f.). Encyclopedia Britannica. Izgūti no britannica.com