Kiteytyminen siinä, mitä se käsittää, erotusmenetelmä, tyypit ja esimerkit



 kiteytys se on prosessi, jossa kiinteä aine muodostuu atomeista tai molekyyleistä järjestäytyneissä rakenteissa, joita kutsutaan kiteisiksi verkoiksi. Kiteet ja kiteiset verkot voidaan muodostaa saostamalla liuos, fuusiolla ja joissakin tapauksissa suoraan kaasun kerrostamisella..

Tämän kiteisen verkon rakenne ja luonne riippuvat olosuhteista, joissa prosessi tapahtuu, mukaan lukien aika, joka kuluu tämän uuden tilan saavuttamiseen. Kiteyttäminen erotusprosessina on erittäin hyödyllinen, koska se mahdollistaa sen, että rakenteita saadaan vain halutusta yhdisteestä.

Lisäksi tämä prosessi takaa, että muiden lajien kulkua ei sallita, koska kide on järjestetty, mikä tekee tästä menetelmästä erinomaisen vaihtoehdon liuosten puhdistamiseen. Usein kemian ja kemian tekniikan alalla on tarpeen käyttää sekoituserotusprosessia.

Tämä tarve syntyy joko seoksen puhtauden lisäämiseksi tai sen tietyn komponentin saamiseksi, ja tästä syystä on olemassa useita menetelmiä, joita voidaan käyttää riippuen vaiheista, joissa tämä aineiden yhdistelmä löytyy..

indeksi

  • 1 Mikä on kiteytys??
    • 1.1 Nucleation
    • 1.2 Kiteiden kasvu
  • 2 Erotusmenetelmänä
    • 2.1 Uudelleenkiteytys
    • 2.2 Teollisuusalalla
  • 3 Kiteytystyypit
    • 3.1 Kiteytys jäähdytyksellä
    • 3.2 Kiteytys haihduttamalla
  • 4 Esimerkkejä
  • 5 Viitteet

Mitä kiteytys koostuu??

Kiteyttäminen vaatii kaksi vaihetta, jotka täytyy tapahtua ennen kuin kiteinen verkko muodostuu: ensinnäkin on oltava riittävästi atomien tai molekyylien kertymistä mikroskooppisella tasolla niin kutsutun nukleaation aloittamiseksi.

Tämä kiteytymisvaihe voi tapahtua vain ylikuormitetuissa nesteissä (ts. Jäähdytettynä jäätymispisteen alapuolella tekemättä niitä kiinteiksi) tai ylikyllästetyiksi liuoksiksi.

Nukleaation aloittamisen jälkeen järjestelmässä ytimet voidaan muodostaa riittävän stabiileiksi ja riittävän suuriksi aloittamaan toisen kiteytysvaiheen: kiteinen kasvu.

nukleaatiosta

Tässä ensimmäisessä vaiheessa määritetään kiteitä muodostavien hiukkasten järjestelyt ja ympäristön tekijöiden vaikutukset muodostuneisiin kiteisiin havaitaan; esimerkiksi aika, joka kuluu ensimmäisen kristallin ilmestymiseen, nimeltään nukleaation aika.

Nukleaatiolla on kaksi vaihetta: primäärinen ja sekundaarinen nukleaatio. Ensimmäisessä muodostuu uusia ytimiä, kun keskellä ei ole muita kiteitä tai kun muut olemassa olevat kiteet eivät vaikuta näiden muodostumiseen..

Primaarinen nukleaatio voi olla homogeeninen, jossa ei ole vaikutusta väliaineessa olevien kiintoaineiden osaan; tai se voi olla heterogeeninen, jos ulkoisten aineiden kiinteät hiukkaset aiheuttavat lisääntyvän ytimenopeuden, jota normaalisti ei tapahdu.

Toisissa nukleaatioissa uudet kiteet muodostuvat muiden olemassa olevien kiteiden vaikutuksesta; tämä voi tapahtua johtuen leikkausvoimista, jotka tekevät olemassa olevien kiteiden segmenteistä uusia kiteitä, jotka myös kasvavat omalla nopeudellaan.

Tämän tyyppinen ydintymis hyöty korkean energian tai virtausjärjestelmissä, joissa mukana oleva neste aiheuttaa törmäyksiä kiteiden välillä.

Kristallin kasvu

Se prosessi, jossa kide lisää sen kokoa yhdistämällä useampia molekyylejä tai ioneja sen kiteisen verkon interstitiaaliseen asemaan.

Toisin kuin nesteet, kiteet kasvavat tasaisesti vain, kun molekyylit tai ionit tulevat näihin asemiin, vaikka niiden muoto riippuu kyseessä olevan yhdisteen luonteesta. Tätä epäsäännöllistä järjestelyä kutsutaan kide- vikaksi.

Kristallin kasvu riippuu joukosta tekijöitä, joiden joukossa ovat liuoksen pintajännitys, paine, lämpötila, kiteiden suhteellinen nopeus liuoksessa ja Reynoldsin numero..

Yksinkertaisin tapa varmistaa, että kide kasvaa suurempiin kokoihin ja että se on erittäin puhdasta, on hallittu ja hidas jäähdytys, joka estää kiteiden muodostumisen lyhyessä ajassa ja että vieraat aineet jäävät sisälle. ne.

Lisäksi on tärkeää huomata, että pieniä kiteitä on paljon vaikeampi manipuloida, varastoida ja siirtää, ja se maksaa enemmän suodattamalla ne ratkaisusta kuin suuremmat. Suurimmassa osassa tapauksia suurimmat kiteet ovat kaikkein halutuimpia näistä ja muista syistä.

Erotusmenetelmänä

Ratkaisujen puhdistamisen tarve on yleinen kemiassa ja kemian tekniikassa, koska saattaa olla tarpeen saada tuote, joka on sekoitettu homogeenisesti toisen tai muun liuenneen aineen kanssa..

Tästä syystä on kehitetty laitteita ja menetelmiä kiteytyksen suorittamiseksi teollisena erotusprosessina.

Kiteytymisasteet ovat erilaiset vaatimuksista riippuen, ja ne voidaan toteuttaa pienellä tai suurella mittakaavalla. Siksi se voidaan jakaa kahteen yleiseen luokitukseen:

uudelleenkiteyttämällä

Sitä kutsutaan uudelleenkiteytykseksi tekniikaksi, jota käytetään kemikaalien puhdistamiseen pienemmässä mittakaavassa, yleensä laboratoriossa.

Tämä tehdään halutun yhdisteen liuoksella yhdessä sen epäpuhtauksien kanssa sopivassa liuottimessa, jolloin pyritään saostumaan kiteiden muodossa, joista osa näistä kahdesta lajista myöhemmin poistetaan..

On useita tapoja uudelleenkiteyttää liuokset, joiden joukossa on uudelleenkiteytys liuottimella, useilla liuottimilla tai kuumalla suodatuksella..

-Yksi liuotin

Kun käytetään yhtä liuotinta, valmistetaan yhdisteen "A", epäpuhtauden "B" liuos ja vaadittu vähimmäismäärä liuotinta (korkeassa lämpötilassa) kylläisen liuoksen muodostamiseksi..

Sitten liuos jäähdytetään, jolloin molempien yhdisteiden liukoisuus laskee, ja yhdiste "A" tai epäpuhtaus "B" uudelleenkiteytetään. Edullisesti on toivottavaa, että kiteet ovat puhdasta "A" -yhdistettä. Saattaa olla tarpeen lisätä ydin tämän prosessin aloittamiseksi, joka voi olla jopa lasin fragmentti.

-Erilaisia ​​liuottimia

Useiden liuottimien uudelleenkiteyttämisessä käytetään kahta tai useampaa liuotinta ja sama menetelmä suoritetaan kuten liuottimella. Tällä menetelmällä on se etu, että yhdiste tai epäpuhtaus saostuu, kun toinen liuotin lisätään, koska ne eivät liukene siihen. Tässä uudelleenkiteytysmenetelmässä seosta ei tarvitse lämmittää.

-Kuuma suodatus

Lopuksi käytetään uudelleenkiteyttämistä kuumalla suodatuksella, kun on liukenematonta ainetta "C", joka poistetaan korkean lämpötilan suodattimella sen jälkeen, kun on suoritettu sama menetelmä yhden liuottimen uudelleenkiteyttämiseksi.

Teollisuuden alalla

Teollisuusalalla haluamme suorittaa prosessin, jota kutsutaan fraktionaaliseksi kiteyttämiseksi, joka on menetelmä, joka puhdistaa aineet niiden liukoisuuserojen mukaan.

Nämä prosessit muistuttavat uudelleenkiteytystä, mutta käyttävät erilaisia ​​tekniikoita käsitellä suurempia määriä tuotetta.

Käytetään kahta menetelmää, jotka selitetään paremmin seuraavassa selityksessä: kiteytys jäähdyttämällä ja kiteyttämällä haihduttamalla.

Tämä prosessi muodostaa suuren mittakaavan jätteen, mutta järjestelmä kierrättää ne yleensä lopputuotteen absoluuttisen puhtauden varmistamiseksi..

Kiteytystyypit

Suuren kiteytyksen tyyppejä on kaksi, kuten edellä on mainittu: jäähdyttämällä ja haihduttamalla. Hybridijärjestelmiä on myös luotu, joissa molemmat ilmiöt esiintyvät samanaikaisesti.

Kiteytys jäähdytyksellä

Tässä menetelmässä liuos jäähdytetään halutun yhdisteen liukoisuuden vähentämiseksi, jolloin se alkaa saostua halutulla nopeudella.

Kemian tekniikassa (tai prosesseissa) kiteyttäjiä käytetään säiliöiden muodossa, joissa on sekoittimia, jotka kierrättävät kylmäaineen nesteitä osastoissa, jotka ympäröivät seosta niin, että molemmat aineet eivät pääse kosketukseen kylmäaineen liuoksen lämmönsiirron kanssa..

Kiteiden poistamiseksi käytetään kaavinta, joka työntää kiinteät fragmentit kuoppaan.

Kiteytys haihduttamalla

Tämä on toinen vaihtoehto, jolla saavutetaan liukenevien kiteiden saostaminen käyttämällä liuotinhaihdutusprosessia (vakiolämpötilassa, toisin kuin edellinen menetelmä), jotta liuenneen aineen pitoisuus ylittää liukoisuuden tason.

Yleisimpiä malleja ovat ns. Pakkokierrätysmallit, jotka pitävät kiteiden nesteen säiliön läpi homogeenisessa suspensiossa, säätelemällä niiden virtausta ja nopeutta, ja yleensä tuottavat suurempia keskimääräisiä kiteitä kuin kiteytyksessä muodostuneet kiteet jäähdyttämällä.

esimerkit

Kiteytys on prosessi, jota käytetään usein teollisuudessa, ja useita esimerkkejä voidaan mainita:

- Suolan uuttamisessa merivedestä.

- Sokerin tuotannossa.

- Natriumsulfaatin (Na2SW4).

- Lääketeollisuudessa.

- Valmistettaessa suklaata, jäätelöä, voita ja margariinia, monien muiden elintarvikkeiden lisäksi.

viittaukset

  1. Kiteytys. (N.D.). Haettu osoitteesta en.wikipedia.org
  2. Anne Marie Helmenstine, P. (s.f.). ThoughtCo. Haettu osoitteesta thinkco.com
  3. Boulder, C. (s.f.). Coloradon yliopisto Boulderissa. Haettu osoitteesta orgchemboulder.com
  4. Britannica, E. (s.f.). Encyclopedia Britannica. Haettu osoitteesta britannica.com