Krystallisering i hvad den består af, metode til separation, typer og eksempler

den krystallisering Det er en proces, hvor et fast stof dannes med atomer eller molekyler i organiserede strukturer, der kaldes krystallinske netværk. Krystaller og krystallinske netværk kan dannes ved udfældning af en opløsning ved fusion og i nogle tilfælde ved direkte afsætning af en gas.

Strukturen og naturen af ​​dette krystallinske netværk afhænger af de forhold, hvorunder processen foregår, herunder den tid, der er gået for at nå denne nye stat. Krystallisering som en separationsproces er yderst nyttig, da det tillader at sikre, at strukturer kun opnås fra den ønskede forbindelse.

Derudover garanterer denne proces, at passagen af ​​andre arter ikke vil blive tilladt på baggrund af krystalets bestilte natur, hvilket gør denne metode til et fremragende alternativ til rensning af løsninger. Mange gange inden for kemi og kemiteknik er det nødvendigt at anvende en blandeseparationsproces.

Dette behov genereres enten for at forøge blandingens renhed eller for at opnå en specifik bestanddel af den, og derfor er der flere metoder, som kan anvendes afhængigt af de faser, hvori denne kombination af stoffer er fundet..

indeks

• 1 Hvad er krystallisering??
  • 1.1 Nucleering
  • 1.2 Krystalvækst
• 2 Som en separationsmetode
  • 2.1 Omkrystallisering
  • 2.2 På industriområdet
• 3 Typer af krystallisering
  • 3.1 Krystallisering ved afkøling
  • 3.2 Krystallisering ved inddampning
• 4 eksempler
• 5 referencer

Hvad består krystallisering af??

Krystallisering kræver to trin, der skal forekomme, før der kan være krystallinsk netværksdannelse. For det første skal der være nok akkumulering af atomer eller molekyler på det mikroskopiske niveau, for den såkaldte nucleation begynder at forekomme.

Denne fase af krystallisation kan kun forekomme i superkølede væsker (dvs. nedkølet under frysepunktet uden at gøre dem faste) eller overmættede opløsninger.

Efter begyndelsen af ​​nucleation i systemet kan kerner dannes tilstrækkeligt stabile og store nok til at begynde den anden fase af krystallisation: krystallinsk vækst.

kimdannelse

I dette første trin bestemmes arrangementerne af de partikler, som vil danne krystallerne, og virkningerne af miljøfaktorerne på de dannede krystaller observeres; for eksempel den tid det tager for den første krystal at fremstå, kaldet nucleation time.

Der er to faser af nucleation: primær og sekundær nucleation. I første omgang dannes nye kerner, når der ikke er andre krystaller i midten, eller når de øvrige eksisterende krystaller ikke har nogen virkning på dannelsen af ​​disse.

Den primære nucleering kan være homogen, hvor der ikke er nogen indflydelse på den del af faste stoffer der er til stede i mediet; eller det kan være heterogent, hvor de faste partikler af eksterne stoffer medfører en forøgelse af den nukleationshastighed, som normalt ikke ville forekomme.

Ved sekundær kernedannelse dannes nye krystaller ved indflydelse af andre eksisterende krystaller; dette kan ske på grund af skærekræfter, der gør segmenter af eksisterende krystaller til nye krystaller, der også vokser i deres egen takt.

Denne type nukleare fordele i høj energi eller strømningssystemer, hvor væsken involverer genererer kollisioner mellem krystaller.

Krystalvækst

Det er den proces, hvor krystallet øger størrelsen ved aggregering af flere molekyler eller ioner til interstitielpositionerne i dets krystallinske netværk.

I modsætning til væsker vokser krystaller kun ensartet, når molekyler eller ioner indtaster disse positioner, selvom deres form afhænger af arten af ​​den pågældende forbindelse. Enhver uregelmæssig ordning til denne struktur kaldes en krystalfejl.

Væksten af ​​en krystal afhænger af en række faktorer, blandt andet blandt andet overfladespændingen af ​​opløsningen, trykket, temperaturen, den relative hastighed af krystallerne i opløsningen og Reynolds-nummeret..

Den enkleste måde at sikre, at en krystal vokser til større størrelser, og at den er af høj renhed, er gennem en kontrolleret og langsom afkøling, som forhindrer krystallerne i at danne på kort tid, og at fremmede stoffer er fanget inde. de.

Derudover er det vigtigt at bemærke, at små krystaller er meget sværere at manipulere, lagre og flytte, og det koster mere at filtrere dem fra en løsning end de større. I de fleste tilfælde vil de største krystaller være den mest ønskede, af disse og flere grunde.

Som en separationsmetode

Behovet for rensning af opløsninger er almindeligt inden for kemi og kemiteknik, da det kan være nødvendigt at opnå et produkt, som er homogent blandet med et andet eller andet opløst stof..

Derfor er udstyr og metoder blevet udviklet til at udføre krystallisation som en industriel adskillelsesproces.

Der er forskellige niveauer af krystallisation, afhængigt af kravene, og kan udføres i lille eller stor skala. Derfor kan den opdeles i to generelle klassifikationer:

omkrystallisering

Det kaldes omkrystallisering til den teknik, der bruges til at rense kemikalier i mindre omfang, normalt i et laboratorium.

Dette gøres med en opløsning af den ønskede forbindelse sammen med dets urenheder i et egnet opløsningsmiddel, hvorved der derved efterhånden fjernes i form af krystaller nogle af de to arter, der skal fjernes..

Der er flere måder at omkrystallisere opløsningerne, blandt andet omkrystallisation med et opløsningsmiddel, med flere opløsningsmidler eller med varm filtrering..

-Et enkelt opløsningsmiddel

Når der anvendes et enkelt opløsningsmiddel, fremstilles en opløsning af forbindelse "A", urenhed "B" og den mindst nødvendige mængde opløsningsmiddel (ved høj temperatur) til dannelse af en mættet opløsning.

Opløsningen afkøles derefter, hvilket forårsager, at begge forbindelser opløses, og forbindelsen "A" eller urenhed "B" omkrystalliseres. Hvad der er ideelt ønsket er, at krystallerne er af ren "A" -forbindelse. Det kan være nødvendigt at tilføje en kerne for at starte denne proces, som måske endda være et glasfragment.

-Forskellige opløsningsmidler

Ved omkrystallisation af flere opløsningsmidler anvendes to eller flere opløsningsmidler, og den samme fremgangsmåde udføres som med et opløsningsmiddel. Denne proces har den fordel, at forbindelsen eller urenheden vil bundfælde, mens det andet opløsningsmiddel tilsættes, da de ikke er opløselige i det. I denne omkrystalliseringsmetode er det ikke nødvendigt at opvarme blandingen.

-Hot filtrering

Endelig anvendes omkrystallisation med varm filtrering, når der er uopløseligt stof "C", som fjernes med højtemperaturfilter efter at have gjort samme fremgangsmåde ved omkrystallisation af et enkelt opløsningsmiddel.

På industriområdet

På industriområdet ønsker vi at udføre en proces kaldet fraktioneret krystallisation, som er en metode, der forædler stofferne i overensstemmelse med deres forskelle i opløselighed.

Disse processer ligner omkrystalliseringen, men bruger forskellige teknologier til at håndtere større mængder af produkter.

To metoder anvendes, som vil blive bedre forklaret i følgende sætning: krystallisering ved afkøling og krystallisation ved fordampning.

At være i stor skala, genererer denne proces affald, men disse er normalt recirkuleret af systemet for at sikre absolut renhed af slutproduktet.

Typer af krystallisering

Der er to typer storskala krystallisering, som nævnt ovenfor: ved afkøling og ved fordampning. Hybridsystemer er også blevet oprettet, hvor begge fænomener forekommer samtidigt.

Krystallisering ved afkøling

Ved denne fremgangsmåde afkøles opløsningen for at reducere opløseligheden af ​​den ønskede forbindelse, hvilket bevirker, at den begynder at udfælde ved den ønskede hastighed.

I kemisk teknik (eller processer) anvendes krystallisatorer i form af tanke med blandere, som cirkulerer kølemiddelfluider i rum, der omgiver blandingen, således at begge stoffer ikke kommer i kontakt, mens varmeoverførslen af ​​kølemiddel til opløsning sker..

For at fjerne krystallerne anvendes skrabere, som skubber de faste fragmenter i en pit.

Krystallisering ved inddampning

Dette er den anden mulighed for at opnå udfældningen af ​​de opløste krystaller ved anvendelse af en opløsningsmiddelinddampningsproces (ved konstant temperatur i modsætning til den foregående metode) for at gøre koncentrationen af ​​opløst stof højere end opløseligheden.

De mest almindelige modeller er de såkaldte tvungne kredsløbsmodeller, som holder krystalvæsken i en homogen suspension gennem tanken, styrer deres strømning og hastighed og genererer normalt større gennemsnitskrystaller end dem der dannes i krystalliseringen ved afkøling.

eksempler

Krystallisering er en proces, der ofte anvendes i industrien, og flere eksempler kan nævnes:

- Ved udvinding af salt fra havvand.

- I produktionen af ​​sukker.

- Ved dannelsen af ​​natriumsulfat (Na₂SW₄).

- I medicinalindustrien.

- Ved fremstilling af chokolade, is, smør og margarine, ud over mange andre fødevarer.

referencer

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