Кристализација у ономе што се састоји, метода раздвајања, типови и примјери



Тхе кристализација то је процес у коме се чврста твар формира са атомима или молекулима у организованим структурама, које се називају кристалним мрежама. Кристали и кристалне мреже могу да се формирају таложењем раствора, фузијом и, у неким случајевима, директним одлагањем гаса.

Структура и природа ове кристалне мреже ће зависити од услова под којима се процес одвија, укључујући и време које је протекло да би се достигло ово ново стање. Кристализација као процес сепарације је изузетно корисна, јер омогућава да се осигура да се структуре добију само из жељеног једињења.

Поред тога, овај процес гарантује да неће бити дозвољено пролазак других врста с обзиром на наручену природу кристала, што ову методу чини одличном алтернативом за пречишћавање раствора. Много пута у хемији и хемијском инжењерству потребно је користити процес сепарације мијешања.

Ова потреба се генерише или да би се повећала чистоћа смеше или да би се добила специфична компонента, и из тог разлога постоји неколико метода које се могу користити у зависности од фаза у којима се ова комбинација супстанци налази..

Индек

  • 1 Шта је кристализација??
    • 1.1 Нуклеација
    • 1.2 Раст кристала
  • 2 Као метод сепарације
    • 2.1 Рекристализација
    • 2.2 У индустријској области
  • 3 Врсте кристализације
    • 3.1 Кристализација хлађењем
    • 3.2 Кристализација путем испаравања
  • 4 Примери
  • 5 Референце

Од чега се састоји кристализација??

За кристализацију потребна су два корака која се морају десити пре него што се може формирати кристална мрежа: прво, мора бити довољно акумулације атома или молекула на микроскопском нивоу да би се такозвана нуклеација почела јављати..

Ова фаза кристализације може да се догоди само у суперхлађеним течностима (тј. Охлађеној испод тачке смрзавања без стварања чврстих) или презасићених раствора..

Након почетка нуклеације у систему, језгра се може формирати довољно стабилно и довољно велико да започне другу фазу кристализације: раст кристала.

Нуклеација

У овом првом кораку одређује се распоред честица које ће формирати кристале и посматрају се ефекти фактора окружења на формиране кристале; на пример, време које је потребно да се први кристал појави назива се време нуклеације.

Постоје две фазе нуклеације: примарна и секундарна нуклеација. У првом, нова језгра се формирају када нема других кристала у средини, или када други постојећи кристали немају ефекта на формирање ових кристала..

Примарна нуклеација може бити хомогена, у којој нема утицаја на део чврсте супстанце присутне у медијуму; или може бити хетерогена, гдје чврсте честице вањских твари узрокују повећање брзине нуклеације које се нормално не би догодиле.

У секундарној нуклеацији нови кристали настају утицајем других постојећих кристала; ово се може десити због сила резања које чине сегменте постојећих кристала новим кристалима који такође расту по својој стопи.

Овај тип нуклеације користи у високоенергетским или проточним системима, где флуид који је укључен генерише сударе између кристала.

Раст кристала

То је процес у којем кристал повећава своју величину агрегацијом више молекула или јона у интерстицијалне положаје своје кристалне мреже..

За разлику од флуида, кристали расту равномерно само када молекули или јони улазе у ове положаје, иако ће њихов облик зависити од природе дотичног једињења. Било који неправилан распоред према овој структури назива се кристални дефект.

Раст кристала зависи од низа фактора, међу којима су површинска напетост раствора, притисак, температура, релативна брзина кристала у раствору и Рејнолдов број, између осталих..

Најједноставнији начин да се осигура да кристал нарасте до већих димензија и да је високе чистоће је контролисано и споро хлађење, што спречава да се кристали формирају у кратком времену и да су стране супстанце заробљене унутра. они.

Поред тога, важно је напоменути да су мали кристали много теже манипулирати, складиштити и кретати се, и коштати више их је филтрирати из рјешења него што су већи. У великој већини случајева, највећи кристали ће бити најпожељнији, из ових и више разлога.

Као метод сепарације

Потреба за пречишћавањем раствора је уобичајена у хемији и хемијском инжењерству, јер може бити неопходно да се добије производ који је хомогено помешан са другим или другим раствореним супстанцама..

Због тога су развијена опрема и методе за кристализацију као процес индустријске сепарације.

Постоје различити нивои кристализације, у зависности од захтева, и могу се изводити у малим или великим размерама. Према томе, може се подијелити у двије опће класификације:

Рекристализација

То се зове рекристализација у технику која се користи за пречишћавање хемикалија у мањем обиму, обично у лабораторији.

Ово се ради са раствором жељеног једињења заједно са његовим нечистоћама у погодном растварачу, тражећи тиме да се таложи у облику кристала неке од две врсте које ће касније бити уклоњене..

Постоји неколико начина за рекристализацију раствора, међу којима је рекристализација са растварачем, са неколико растварача или врућом филтрацијом..

-Један растварач

Када се користи један растварач, припремљен је раствор једињења "А", нечистоћа "Б" и минимална потребна количина растварача (на високој температури) да се формира засићени раствор.

Раствор се затим охлади, изазивајући растворљивост оба једињења да падне, а једињење "А" или нечистоћа "Б" треба рекристализовати. Оно што је идеално пожељно је да су кристали од чистог "А" једињења. Можда ће бити потребно додати језгро за почетак овог процеса, који може бити чак и фрагмент стакла.

-Разни растварачи

У рекристализацији неколико растварача, користе се два или више растварача и исти поступак се изводи као са растварачем. Овај поступак има предност да ће се једињење или нечистоћа таложити док се други растварач додаје, пошто нису растворљиви у њему. У овом поступку рекристализације није потребно загревати смешу.

-Хот филтрација

Коначно, примењује се рекристализација врућом филтрацијом када постоји нерастворна материја "Ц", која се уклања са високотемпературним филтером након истог поступка рекристализације једног растварача..

У индустријској области

У индустријској области желимо да спроведемо процес који се назива фракциона кристализација, а то је метода која оплемењује супстанце према њиховим разликама у растворљивости.

Ови процеси личе на процесе рекристализације, али користе различите технологије за руковање већим количинама производа.

Примењене су две методе, што ће бити боље објашњено у следећој тврдњи: кристализација хлађењем и кристализацијом упаравањем.

Будући да се ради о великом обиму, овај процес генерише отпад, али се они обично враћају у систем да би се обезбедила апсолутна чистоћа финалног производа..

Врсте кристализације

Постоје две врсте кристализације великих размера, као што је горе наведено: хлађењем и испаравањем. Креирани су и хибридни системи, где се оба феномена дешавају истовремено.

Кристализација хлађењем

У овом поступку раствор се охлади да би се смањила растворљивост жељеног једињења, што је довело до његовог таложења на жељеној брзини..

У хемијском инжењерству (или процесима), кристализатори се користе у облику резервоара са мешалицама, који циркулишу расхладне течности у одељцима који окружују смешу тако да обе супстанце не долазе у контакт док се одвија пренос топлоте расхладног средства у раствор..

Да би се уклонили кристали, користе се стругачи који гурају чврсте фрагменте у јаму.

Кристализација испаравањем

Ово је друга опција за постизање таложења кристала растворених материја, коришћењем процеса испаравања растварача (при константној температури, за разлику од претходне методе), како би се концентрација растворене материје премашила ниво растворљивости.

Најчешћи модели су тзв. Модели принудне циркулације, који држе ликвор кристала у хомогеној суспензији кроз резервоар, контролишући њихов проток и брзину, и обично генеришу веће просјечне кристале од оних формираних у кристализацији. хлађењем.

Примери

Кристализација је процес који се често користи у индустрији и може се навести неколико примјера:

- У екстракцији соли из морске воде.

- У производњи шећера.

- У формирању натријум сулфата (На2СО4).

- У фармацеутској индустрији.

- У изради чоколаде, сладоледа, маслаца и маргарина, поред многих других намирница.

Референце

  1. Кристализација. (с.ф.). Преузето са ен.википедиа.орг
  2. Анне Марие Хелменстине, П. (с.ф.). ТхоугхтЦо. Преузето са тхоугхтцо.цом
  3. Боулдер, Ц. (с.ф.). Универзитет у Колораду у Боулдеру. Преузето са оргцхембоулдер.цом
  4. Британница, Е. (с.ф.). Енцицлопедиа Британница. Преузето са британница.цом