İçerisinde Kristalleşme, Ayırma Yöntemi, Çeşitleri ve Örnekleri



 kristalleşme Organize yapılardaki kristal ağlar denilen atom veya moleküllerle bir katının oluştuğu bir işlemdir. Kristaller ve kristal ağlar bir çözeltinin çökeltilmesi, füzyon ve bazı durumlarda bir gazın doğrudan biriktirilmesi ile oluşturulabilir.

Bu kristal ağın yapısı ve doğası, bu yeni duruma ulaşmak için geçen zaman da dahil olmak üzere işlemin gerçekleştiği koşullara bağlı olacaktır. Bir ayırma işlemi olarak kristalleşme, yapıların sadece istenen bileşikten elde edilmesini sağlamaya izin verdiği için son derece faydalıdır.

Ek olarak, bu işlem, kristalin düzenlenmiş niteliği göz önüne alındığında, diğer türlerin geçişine izin verilmeyeceğini garanti eder ve bu yöntemi çözeltilerin saflaştırılması için mükemmel bir alternatif yapar. Kimya ve kimya mühendisliğinde çoğu zaman bir karıştırma ayırma işlemi kullanmak gerekir.

Bu ihtiyaç, karışımın saflığını arttırmak veya bunun belirli bir bileşenini elde etmek için üretilir ve bu nedenle, bu madde kombinasyonunun bulunduğu fazlara bağlı olarak kullanılabilecek birkaç yöntem vardır..

indeks

  • 1 Kristalleşme nedir??
    • 1.1 Çekirdeklenme
    • 1.2 Kristal büyümesi
  • 2 Bir ayırma yöntemi olarak
    • 2.1 Yeniden Kristalleşme
    • 2.2 Sanayi alanında
  • 3 Kristalleşme Türleri
    • 3.1 Soğutma yoluyla kristalleşme
    • 3.2 Buharlaştırma yoluyla kristalleşme
  • 4 Örnek
  • 5 Kaynakça

Kristalleşme neleri içerir??

Kristalizasyon, kristal ağ oluşumunun gerçekleşmesinden önce gerçekleşmesi gereken iki adım gerektirir: ilk önce, çekirdeklenmenin gerçekleşmesi için mikroskobik seviyede yeterli miktarda atom veya molekül birikimi olmalıdır..

Kristalizasyonun bu aşaması yalnızca süper soğutulmuş sıvılarda (yani, katılaşmadan donma noktasının altında soğutulur) veya aşırı doymuş çözeltilerde oluşabilir..

Sistemdeki çekirdeklenmenin başlamasından sonra, çekirdekler kristalleşmenin ikinci aşamasına başlamak için yeterince kararlı ve yeterince büyük oluşturulabilir: kristalimsi büyüme.

çekirdeklenme

Bu ilk adımda, kristalleri oluşturacak parçacıkların düzenlemeleri belirlenir ve çevresel faktörlerin oluşan kristaller üzerindeki etkileri gözlenir; örneğin ilk kristalin ortaya çıkması için geçen süre, çekirdeklenme süresi denir..

İki çekirdeklenme aşaması vardır: birincil ve ikincil çekirdeklenme. İlkinde, ortada başka kristal olmadığında veya mevcut diğer kristallerin bunların oluşumunda hiçbir etkisi olmadığında yeni çekirdekler oluşur..

Birincil çekirdeklenme homojen olabilir, burada ortam içinde bulunan katı maddelerin bir kısmı üzerinde bir etkisi yoktur; veya katı maddelerin harici parçacıklarının normalde oluşmayacak çekirdeklenme oranlarında bir artışa neden olduğu heterojen olabilir..

İkincil çekirdeklenmede, diğer kristallerin etkisi ile yeni kristaller oluşur; bu durum mevcut kristallerin bölümlerini kendi hızlarında da büyüyen yeni kristaller haline getiren kesme kuvvetleri nedeniyle olabilir..

Bu çekirdeklenme türü, söz konusu sıvının kristaller arasında çarpışmalar meydana getirdiği yüksek enerji veya akış sistemlerinde fayda sağlar..

Kristal büyüme

Kristalin, kristal ağının interstisyel pozisyonlarına daha fazla molekül veya iyon toplanmasıyla büyüklüğünü arttırdığı işlemdir..

Akışkanların aksine, kristalleri ancak moleküller veya iyonlar bu pozisyonlara girdiklerinde aynı şekilde büyürler, ancak şekilleri söz konusu bileşiğin doğasına bağlı olacaktır. Bu yapıdaki herhangi bir düzensiz düzenlemeye kristal kusuru denir.

Bir kristalin büyümesi, diğerleri arasında çözeltinin yüzey gerilimi, basınç, sıcaklık, çözeltideki kristallerin nispi hızı ve Reynolds sayısının bir dizi faktöre bağlıdır..

Bir kristalin daha büyük boyutlarda büyümesini ve yüksek saflıkta olmasını sağlamanın en basit yolu, kristallerin kısa sürede oluşmasını önleyen ve yabancı maddelerin içeride sıkışmasını önleyen kontrollü ve yavaş bir soğutmadır. onlar.

Ek olarak, küçük kristallerin manipüle edilmesi, depolanması ve taşınması çok daha zor olduğunu ve bunların bir çözeltiden daha büyük olanlardan filtrelenmesinin daha pahalı olduğunu not etmek önemlidir. Vakaların büyük çoğunluğunda, bunlar ve daha birçok nedenden dolayı en büyük kristaller en çok istenen olan olacaktır..

Ayırma yöntemi olarak

Solüsyonların saflaştırılması ihtiyacı kimya ve kimya mühendisliğinde yaygındır, çünkü homojen olarak başka bir veya başka çözünmüş maddelerle karıştırılmış bir ürün elde etmek gerekebilir..

Bu nedenle endüstriyel ayırma işlemi olarak kristalleşmeyi gerçekleştirmek için ekipman ve yöntemler geliştirildi..

Gereksinimlere bağlı olarak, farklı kristalleşme seviyeleri vardır ve küçük veya büyük ölçekte gerçekleştirilebilir. Bu nedenle, iki genel sınıflandırmaya ayrılabilir:

yeniden kristalleşme

Genellikle laboratuarda kimyasalları daha küçük ölçekte saflaştırmak için kullanılan tekniğe yeniden kristalleştirme denir..

Bu, arzu edilen bileşiğin safsızlıkları ile birlikte uygun bir çözücü içinde bir çözelti ile yapılır, böylece daha sonra çıkarılacak olan iki türün bir kısmı kristaller şeklinde çökeltilir..

Solüsyonları yeniden kristalize etmek için çeşitli yöntemler vardır, bunların arasında bir çözücü ile, birkaç çözücü ile veya sıcak filtrasyon ile yeniden kristalleştirme yapılır..

-Tek bir çözücü

Tek bir çözücü kullanıldığında, doymuş bir çözelti oluşturmak için "A" bileşiği, kirlilik "B" çözeltisi ve gereken minimum miktarda çözücü (yüksek sıcaklıkta) hazırlanır..

Çözelti daha sonra soğutulur ve her iki bileşiğin çözünürlüğünün düşmesine ve "A" bileşiğinin veya "B" safsızlığının yeniden kristalleştirilmesine neden olur. İdeal olarak istenen, kristallerin saf "A" bileşiği olmasıdır. Bu prosese başlamak için bir çekirdek eklemek gerekebilir, hatta bir cam parçası olabilir..

-Çeşitli çözücüler

Birkaç çözücünün yeniden kristalleştirilmesinde, iki veya daha fazla çözücü kullanılır ve aynı işlem bir çözücü ile aynı şekilde gerçekleştirilir. Bu işlem, ikinci çözücü ilave edilirken, içinde çözünmedikleri için bileşiğin veya safsızlığın çökelme avantajına sahiptir. Bu yeniden kristalizasyon yönteminde karışımın ısıtılması gerekli değildir.

-Sıcak filtrasyon

Son olarak, tek bir çözücünün aynı yeniden kristalizasyon prosedürünü uyguladıktan sonra yüksek sıcaklık filtresi ile uzaklaştırılan "C" çözünmeyen madde olduğunda sıcak filtrasyon ile yeniden kristalleştirme kullanılır..

Endüstriyel alanda

Endüstriyel alanda, maddeleri çözünürlükteki farklılıklarına göre rafine eden bir yöntem olan kesirli kristallenme adı verilen bir işlem yürütmek istiyoruz..

Bu işlemler yeniden kristalizasyon işlemlerine benzer, ancak daha büyük miktarlarda ürünü işlemek için farklı teknolojiler kullanır.

Aşağıdaki açıklamada daha iyi açıklanacak olan iki yöntem uygulanır: soğutma ile kristalleşme ve buharlaşma ile kristalleşme.

Büyük bir ölçek olmakla birlikte bu işlem atık üretir, ancak bunlar nihai ürünün mutlak saflığını sağlamak için genellikle sistem tarafından dolaştırılır..

Kristalleşme Türleri

Yukarıda belirtildiği gibi iki tür büyük ölçekli kristalleşme vardır: soğutma ve buharlaştırma yoluyla. Her iki olayın aynı anda meydana geldiği hibrit sistemler de yaratıldı..

Soğutma yoluyla kristalleşme

Bu yöntemde, çözelti istenen bileşiğin çözünürlüğünü azaltmak için soğutulur ve istenen hızda çökelmeye başlaması sağlanır..

Kimya mühendisliğinde (veya işlemlerde), kristalleştiriciler, karışımı çevreleyen bölmelerde soğutucu akışkanları dolaştıran ve böylece her iki maddenin de temas halinde kalmayacağı ve böylece çözeltinin ısıya dönüşümü meydana geldiği zaman kristalleri karıştırıcılar olarak kullanılır..

Kristalleri çıkarmak için, katı parçaları bir çukura iten sıyırıcılar kullanılır.

Buharlaşma yoluyla kristalleşme

Bu, çözünen konsantrasyonunun çözünürlük seviyesini aşmasını sağlamak için bir çözücü buharlaştırma işleminden (önceki yöntemden farklı olarak sabit sıcaklıkta) faydalanarak çözünen kristallerinin çökeltilmesinin elde edilmesi için başka bir seçenektir..

En yaygın modeller, kristallerin likörünü tank içinden homojen bir süspansiyonda tutan, akışlarını ve hızlarını kontrol eden ve genellikle kristalizasyonda oluşturulanlardan daha büyük ortalama kristaller üreten, zorlanan sirkülasyon modelleridir. soğutarak.

Örnekler

Kristalleşme sanayide sıkça kullanılan bir işlemdir ve birkaç örnek gösterilebilir:

- Deniz suyundan tuz çıkarımında.

- Şeker üretiminde.

- Sodyum sülfat (Na oluşumunda)2GB4).

- İlaç endüstrisinde.

- Çikolata, dondurma, tereyağı ve margarin yapımında, diğer birçok gıdaya ek olarak.

referanslar

  1. Kristalleşme. (N.D.). En.wikipedia.org sitesinden alındı
  2. Anne Marie Helmenstine, P. (s.f.). ThoughtCo. Thoughtco.com sitesinden alındı
  3. Boulder, C. (s.f.). Boulder'da Colorado Üniversitesi. Orgchemboulder.com adresinden alındı
  4. Britannica, E. (s.f.). Ansiklopedi Britannica. Britannica.com sitesinden alındı