Kristalizacija, kurią ji sudaro, atskyrimo metodas, tipai ir pavyzdžiai



The kristalizacija tai procesas, kuriame kietos medžiagos yra suformuotos su atomais arba molekulėmis organizuotose struktūrose, kurios vadinamos kristaliniais tinklais. Kristalai ir kristaliniai tinklai gali būti susidarę nusodinant tirpalą, susiliejant ir kai kuriais atvejais tiesioginiu dujų nusodinimu..

Šio kristalinio tinklo struktūra ir pobūdis priklausys nuo sąlygų, kuriomis vyksta procesas, įskaitant laiką, per kurį pasiekta ši nauja būsena. Kristalizacija kaip atskyrimo procesas yra labai naudinga, nes ji leidžia užtikrinti, kad konstrukcijos būtų gautos tik iš norimo junginio.

Be to, šis procesas garantuoja, kad kitų rūšių žuvys nebus leistinos, atsižvelgiant į užsakytos kristalų pobūdį, todėl šis metodas yra puiki alternatyva tirpalų valymui. Daug kartų chemijos ir chemijos inžinerijos srityje būtina naudoti maišymo atskyrimo procesą.

Šis poreikis sukuriamas arba siekiant padidinti mišinio grynumą arba gauti tam tikrą jo komponentą, ir dėl šios priežasties yra keli metodai, kurie gali būti naudojami priklausomai nuo fazių, kuriuose randamas šis cheminių medžiagų derinys..

Indeksas

  • 1 Kas yra kristalizacija??
    • 1.1
    • 1.2 Kristalų augimas
  • 2 Kaip atskyrimo metodas
    • 2.1 Rekristalizacija
    • 2.2 Pramonės srityje
  • 3 Kristalizacijos tipai
    • 3.1 Kristalizacija vėsinant
    • 3.2 Kristalizacija garinant
  • 4 Pavyzdžiai
  • 5 Nuorodos

Ką sudaro kristalizacija??

Kristalizacijai reikalingi du etapai, kurie turi įvykti prieš kristalinio tinklo formavimąsi: pirma, turi būti pakankamas atomų ar molekulių kaupimasis mikroskopiniame lygyje, kad būtų galima pradėti vadinamąją branduolį..

Šis kristalizacijos etapas gali vykti tik peršaldytuose skysčiuose (ty, atšaldytuose žemiau užšalimo taško, nepadarant jų kietų) arba perpildytų tirpalų..

Pradėjus branduolį sistemoje, branduoliai gali būti formuojami pakankamai stabilūs ir pakankamai dideli, kad galėtų pradėti antrąjį kristalizacijos etapą: kristalinį augimą.

Nuklydimas

Šiame pirmajame etape nustatomi kristalų susidarymo dalelių išdėstymai ir stebimi aplinkos veiksnių įtaka susidariusiems kristalams; Pavyzdžiui, laikas, kurio reikia, kad pasirodytų pirmasis kristalas, vadinamas brandinimo laiku.

Yra du brandinimo etapai: pirminis ir antrinis nukrypimas. Pirmajame etape susidaro nauji branduoliai, kai viduryje nėra kitų kristalų, arba kai kiti esami kristalai neturi jokio poveikio jų susidarymui..

Pirminis branduolys gali būti homogeniškas, kuriame nėra jokios įtakos terpėje esančių kietųjų dalelių daliai; arba ji gali būti nevienalytė, kai išorinių medžiagų kietosios dalelės padidina nukrypimo greitį, kuris paprastai nepasikartotų.

Antrinio brandinimo metu nauji kristalai susidaro dėl kitų esamų kristalų poveikio; tai gali atsitikti dėl to, kad pjovimo jėgos, dėl kurių esamų kristalų segmentai tampa naujais kristalais, kurie taip pat auga savaime.

Tokio tipo brandinimo nauda yra didelės energijos ar srauto sistemose, kur susidarantis skystis sukelia susidūrimus tarp kristalų.

Kristalų augimas

Procesas, kurio metu kristalas padidina jo dydį, kaupdamas daugiau molekulių arba jonų į jo kristalinio tinklo tarpines pozicijas.

Skirtingai nei skysčiai, kristalai vienodai auga, kai molekulės ar jonai patenka į šias pozicijas, nors jų forma priklausys nuo atitinkamo junginio pobūdžio. Bet koks neteisėtas šios struktūros išdėstymas vadinamas krištolo defektu.

Kristalų augimas priklauso nuo daugelio veiksnių, tarp kurių yra tirpalo paviršiaus įtampa, slėgis, temperatūra, tirpalo kristalų santykinis greitis ir Reynoldso numeris, be kita ko..

Paprasčiausias būdas užtikrinti, kad kristalas augtų didesniuose dydžiuose ir kad jis būtų labai grynas, yra kontroliuojamas ir lėtas aušinimas, kuris neleidžia kristalams susidaryti per trumpą laiką ir kad pašalinės medžiagos yra įstrigusios viduje. jie.

Be to, svarbu pažymėti, kad smulkius kristalus yra daug sunkiau manipuliuoti, saugoti ir perkelti, o kainuoja labiau filtruoti juos nuo didesnių nei sprendimas. Daugeliu atvejų didžiausi kristalai bus labiausiai pageidaujami dėl šių ir daugiau priežasčių.

Kaip atskyrimo metodas

Chemijos ir chemijos inžinerijos srityje dažnai reikia išspręsti tirpalus, nes gali prireikti gauti produktą, kuris yra homogeniškai sumaišytas su kita ar kita ištirpinta medžiaga..

Štai kodėl buvo sukurta įranga ir metodai kristalizacijai atlikti kaip pramoninio atskyrimo procesas.

Priklausomai nuo reikalavimų, yra skirtingų kristalizacijos lygių, kuriuos galima atlikti mažais arba dideliais kiekiais. Todėl jis gali būti suskirstytas į dvi bendras klasifikacijas:

Rekristalizacija

Jis vadinamas rekristalizavimu į techniką, kuri naudojama cheminėms medžiagoms valyti mažesniu mastu, paprastai laboratorijoje.

Tai daroma su pageidaujamo junginio tirpalu kartu su priemaišomis tinkamu tirpikliu, tokiu būdu norint nusodinti kristalų pavidalu, kai kurios iš dviejų rūšių vėliau bus pašalintos..

Yra keli būdai, kaip iš naujo kristalizuoti tirpalus, tarp kurių yra perkristalinimas tirpikliu, keliais tirpikliais arba karštu filtravimu..

-Vienas tirpiklis

Naudojant vieną tirpiklį, paruošiamas tirpalas (A), priemaiša "B" ir minimalus reikalingas tirpiklio kiekis (esant aukštai temperatūrai), kad susidarytų sočiųjų tirpalų..

Po to tirpalas atšaldomas, todėl abiejų junginių tirpumas sumažėja, o junginys "A" arba priemaiša "B" turi būti rekristalizuotas. Idealiai pageidautina, kad kristalai būtų gryno A junginio. Šiam procesui pradėti gali reikėti pridėti branduolį, kuris gali būti netgi stiklo fragmentas.

-Įvairūs tirpikliai

Rekristalizuojant kelis tirpiklius, naudojami du arba daugiau tirpiklių, ir tas pats procesas atliekamas kaip ir tirpiklyje. Šio proceso privalumas yra tas, kad junginys arba priemaiša nusodins, kai bus pridėtas antrasis tirpiklis, nes jie nėra tirpūs joje. Šiuo perkristalinimo metodu mišinio kaitinti nebūtina.

-Karštas filtravimas

Galiausiai, perkristalinus karštu filtravimu, kai yra netirpių medžiagų "C", kuri po to, kai atliekamas tas pats tirpalo perkristalinimo metodas, pašalinamas aukšto temperatūros filtru..

Pramonės srityje

Pramonės srityje mes norime atlikti procesą, vadinamą frakciniu kristalizavimu, kuris yra metodas, kuris rafinuoja medžiagas pagal jų tirpumo skirtumus..

Šie procesai yra panašūs į rekristalizacijos procesus, tačiau naudoja įvairias technologijas, kad būtų galima tvarkyti didesnius produktų kiekius.

Taikomi du metodai, kurie bus geriau paaiškinti toliau pateiktame teiginyje: kristalizacija vėsinant ir kristalizuojant garinant.

Kadangi šis procesas yra plataus masto, jis sukuria atliekų, tačiau paprastai sistema jas recirkuliuoja, kad būtų užtikrintas absoliutus galutinio produkto grynumas..

Kristalizacijos tipai

Yra du didelio masto kristalizacijos tipai, kaip nurodyta pirmiau: aušinimo ir garavimo būdu. Sukurtos ir hibridinės sistemos, kuriose abu reiškiniai atsiranda vienu metu.

Kristalizacija vėsinant

Šiuo metodu tirpalas atšaldomas, kad sumažėtų norimo junginio tirpumas, todėl jis pradeda nusodinti norimu greičiu.

Chemijos inžinerijoje (ar procesuose) kristalizatoriai naudojami tankai su maišytuvais, kurie cirkuliuoja šaldymo skysčius skyriuose, kurie supa mišinį, kad abi medžiagos nesiliestų, kai šilumos perdavimas į tirpalą vyksta..

Norėdami pašalinti kristalus, naudojami skreperiai, kurie kietuosius fragmentus stumia į duobę.

Kristalizacija garinant

Tai yra kita galimybė, kaip pasiekti tirpių kristalų nusodinimą, naudojant tirpiklio garavimo procesą (esant pastoviai temperatūrai, skirtingai nuo ankstesnio metodo), kad tirpiklio koncentracija viršytų tirpumo lygį..

Dažniausiai pasitaikantys modeliai yra vadinamieji priverstinio cirkuliavimo modeliai, kuriuose kristalų skystis išlaikomas vienalytėje suspensijoje per rezervuarą, kontroliuojant jų srautą ir greitį, ir paprastai generuojami didesni vidutiniai kristalai nei kristalizacijos metu. aušinant.

Pavyzdžiai

Kristalizacija yra procesas, dažnai naudojamas pramonėje, ir galima paminėti kelis pavyzdžius:

- Druskos ekstrahavimas iš jūros vandens.

- Cukraus gamyboje.

- Natrio sulfato formavime (Na2SO4).

- Farmacijos pramonėje.

- Be šokolado, ledų, sviesto ir margarino, be daugelio kitų maisto produktų.

Nuorodos

  1. Kristalizacija. (s.f.). Gauta iš en.wikipedia.org
  2. Anne Marie Helmenstine, P. (s.f.). ThoughtCo. Gauta iš thinkco.com
  3. Boulder, C. (s.f.). Kolorado universitetas Bouldere. Gauta iš orgchemboulder.com
  4. Britannica, E. (s.f.). Encyclopedia Britannica. Gauta iš britannica.com