Kristallisation i vad den består av, separationsmetod, typer och exempel



den kristallisation Det är en process där ett fast ämne bildas med atomer eller molekyler i organiserade strukturer, som kallas kristallina nätverk. Kristaller och kristallina nätverk kan bildas genom utfällning av en lösning, genom fusion och i vissa fall genom direkt avsättning av en gas.

Strukturen och naturen hos detta kristallina nätverk kommer att bero på de förhållanden under vilka processen inträffar, inklusive tiden som förflutit för att nå denna nya stat. Kristallisation som en separationsprocess är extremt användbar, eftersom det medger att man säkerställer att strukturer endast erhålles från den önskade föreningen.

Dessutom garanterar denna process att övergången av andra arter inte kommer att tillåtas med kristallens beordrade natur, vilket gör denna metod till ett utmärkt alternativ för rening av lösningar. Många gånger inom kemi och kemiteknik är det nödvändigt att använda en blandningsseparationsprocess.

Detta behov genereras antingen för att öka renheten hos blandningen eller för att erhålla en specifik komponent i det, och av detta skäl finns det flera metoder som kan användas beroende på faserna i vilka denna kombination av substanser finns..

index

  • 1 Vad är kristallisering??
    • 1.1 Nukleation
    • 1.2 Kristallväxt
  • 2 Som en separationsmetod
    • 2.1 Omkristallisering
    • 2.2 På industriområdet
  • 3 Typer av kristallisering
    • 3.1 Kristallisering genom kylning
    • 3.2 Kristallisation genom indunstning
  • 4 exempel
  • 5 referenser

Vad består kristallisationen av??

Kristallisation kräver två steg som måste uppstå innan det kan vara kristallin nätverksbildning: för det första måste det finnas tillräckligt med ackumulering av atomer eller molekyler på mikroskopisk nivå för att den så kallade kärnbildningen ska börja inträffa.

Detta kristalliseringsstadium kan endast uppträda i superkylda vätskor (dvs kyles under fryspunkten utan att göra dem fasta) eller övermättade lösningar.

Efter att ha startat kärnbildning i systemet kan kärnor bildas tillräckligt stabila och tillräckligt stora för att påbörja det andra kristallisationsstadiet: kristallin tillväxt.

kärnbildning

I detta första steg bestäms arrangemangen hos partiklarna som bildar kristallerna och effekterna av miljöfaktorerna på de bildade kristallerna observeras; till exempel den tid det tar för den första kristallen att visas, kallad kärnbildningstid.

Det finns två steg av kärnbildning: primär och sekundär kärnbildning. I det första bildas nya kärnor när det inte finns några andra kristaller i mitten, eller när de andra existerande kristallerna inte har någon effekt på bildandet av dessa.

Den primära kärnbildningen kan vara homogen, i vilken det inte föreligger någon påverkan på den del av fasta substanser närvarande i mediet; eller det kan vara heterogent, där de fasta partiklarna av yttre substanser medför en ökning av kärnbildningsgraden som normalt inte skulle inträffa.

Vid sekundär kärnbildning bildas nya kristaller genom påverkan av andra befintliga kristaller; Detta kan ske på grund av skärkrafter som gör segment av befintliga kristaller blivit nya kristaller som också växer i sin egen takt.

Denna typ av kärnbildning har fördelar i hög energi eller flödessystem, där det involverade fluidet genererar kollisioner mellan kristaller.

Kristallväxt

Det är processen där kristallen ökar sin storlek genom aggregering av mer molekyler eller joner till de interstitiella positionerna i dess kristallina nätverk.

Till skillnad från vätskor växer kristaller bara likformigt när molekyler eller joner går in i dessa positioner, fastän deras form beror på beskaffenheten hos den ifrågavarande föreningen. Eventuella oregelbundna arrangemang till denna struktur kallas en kristallfel.

Tillväxten av en kristall beror på en rad faktorer, bland annat ytanspänning av lösningen, tryck, temperatur, relativ hastighet hos kristallerna i lösningen och Reynolds-nummer, bland annat..

Det enklaste sättet att se till att en kristall växer till större storlekar och att den är av hög renhet är genom en kontrollerad och långsam kylning, vilket förhindrar att kristaller bildas på kort tid och att främmande ämnen fastnar inuti. de.

Dessutom är det viktigt att notera att små kristaller är mycket svårare att manipulera, lagra och flytta, och det kostar mer att filtrera dem från en lösning än de större. I de allra flesta fall är de största kristallerna det mest önskade, av dessa och flera skäl.

Som en separationsmetod

Behovet av att rena lösningar är vanligt inom kemi och kemiteknik, eftersom det kan vara nödvändigt att erhålla en produkt som är homogent blandad med en annan eller annan upplöst substans..

Därför har utrustning och metoder utvecklats för att utföra kristallisering som en industriell separationsprocess.

Det finns olika nivåer av kristallisering, beroende på kraven, och kan utföras i liten eller stor skala. Därför kan den delas in i två generella klassificeringar:

omkristallisation

Det kallas omkristallisering till den teknik som används för att rena kemikalier i mindre skala, vanligtvis i ett laboratorium.

Detta görs med en lösning av den önskade föreningen tillsammans med dess orenheter i ett lämpligt lösningsmedel, vilket eftersträvar att fälla i form av kristaller några av de två species som skall avlägsnas senare..

Det finns flera sätt att omkristallisera lösningarna, bland annat omkristallisation med ett lösningsmedel, med flera lösningsmedel eller med hetfiltrering..

-Ett enda lösningsmedel

När ett enda lösningsmedel används, framställs en lösning av förening "A", orenhet "B" och den lägsta erforderliga mängden lösningsmedel (vid hög temperatur) för att bilda en mättad lösning.

Lösningen kyles sedan, vilket medför att lösligheten hos båda föreningarna faller och föreningen "A" eller orenheten "B" omkristalliseras. Det som är idealiskt önskvärt är att kristallerna är av ren "A" -förening. Det kan vara nödvändigt att lägga till en kärna för att påbörja denna process, vilket kanske kan vara ett glasfragment.

-Olika lösningsmedel

Vid omkristallisation av flera lösningsmedel används två eller flera lösningsmedel och samma förfarande utförs som med ett lösningsmedel. Denna process har fördelen att föreningen eller orenheten kommer att fälla ut medan det andra lösningsmedlet tillsätts, eftersom de inte är lösliga i det. I denna omkristalliseringsmetod är det inte nödvändigt att värma blandningen.

-Het filtrering

Slutligen användes omkristallisation med hetfiltrering när det är olösligt material "C", som avlägsnas med högtemperaturfilter efter att ha utfört samma förfarande för omkristallisation av ett enda lösningsmedel.

På industriområdet

På industriområdet vill vi genomföra en process som kallas fraktionell kristallisering, vilket är en metod som förfinar ämnena beroende på deras skillnader i löslighet.

Dessa processer liknar omkristallisation, men använder olika tekniker för att hantera större mängder produkt.

Två metoder tillämpas, vilket kommer att förklaras bättre i följande uttalande: kristallisering genom kylning och kristallisering genom indunstning.

Att vara storskalig genererar denna process avfall, men dessa är vanligtvis recirkulerade av systemet för att säkerställa absolut slutproduktens renhet.

Typer av kristallisering

Det finns två typer av storskalig kristallisation, som angivits ovan: genom kylning och genom indunstning. Hybridsystem har också skapats, där båda fenomenen uppträder samtidigt.

Kristallisation genom kylning

I denna metod kyles lösningen för att minska lösligheten hos den önskade föreningen, vilket medför att den börjar fälla vid önskad hastighet.

Vid kemisk teknik (eller processer) används kristallisatorer i form av tankar med blandare som cirkulerar kylvätskor i fack som omger blandningen så att båda ämnena inte kommer i kontakt medan värmeöverföringen av kylmedel till lösning sker..

För att avlägsna kristallerna används skrapor, vilka pressar de fasta fragmenten i en grop.

Kristallisation genom indunstning

Detta är det andra alternativet för att uppnå utfällningen av de upplösta kristallerna, genom att använda lösningsmedelsindunstningsprocessen (vid konstant temperatur, till skillnad från föregående metod) för att göra koncentrationen av lösningsmedel överstigande löslighetsnivån.

De vanligaste modellerna är de så kallade tvångscirkulationsmodellerna, som håller kristallens vätska i en homogen suspension genom tanken, styr deras flöde och hastighet och genererar vanligtvis större genomsnittliga kristaller än de som bildas i kristalliseringen genom kylning.

exempel

Kristallisation är en process som ofta används inom industrin, och flera exempel kan nämnas:

- Vid utvinning av salt från havsvatten.

- Vid framställning av socker.

- Vid bildandet av natriumsulfat (Na2SW4).

- I läkemedelsindustrin.

- Vid tillverkning av choklad, glass, smör och margarin, förutom många andra livsmedel.

referenser

  1. Kristallisering. (N.D.). Hämtad från en.wikipedia.org
  2. Anne Marie Helmenstine, P. (s.f.). ThoughtCo. Hämtad från thoughtco.com
  3. Boulder, C. (s.f.). University of Colorado i Boulder. Hämtade från orgchemboulder.com
  4. Britannica, E. (s.f.). Encyclopedia Britannica. Hämtad från britannica.com