Cristalizarea este formarea unei noi faze solide eliberate din soluție, topitură sau vapori. Cristalizarea din soluție servește ca mijloc de separare a produselor țintă sau a contaminanților din acestea, adică este o metodă de separare și purificare a substanțelor. În tehnologia substanțelor anorganice, cristalizarea din soluții este utilizată în mod predominant. Formarea fazei solide poate să apară numai în soluții în care concentrația substanței cristalizante depășește concentrația de saturație, adică din soluțiile suprasaturate. O soluție saturată care este în contact cu masa cristalină eliberată sau care rămâne după îndepărtarea sa se numește lichid mamă. Suprasaturarea soluției se caracterizează prin valoarea sa absolută, adică diferența dintre x / - x0 între concentrația suprasaturată x / x0 și soluțiile saturate sau suprasaturație relative (x / - x0) / x0.
Metodele de cristalizare diferă în principal prin metode prin care se realizează suprasaturarea.
1) Cristalizarea politeterică sau izohidrică are loc cu un conținut de apă neschimbat în sistem. Este caracteristică pentru substanțele a căror solubilitate la temperaturi ridicate este mult mai mare decât solubilitatea lor la temperaturi mai scăzute și apare prin răcirea soluțiilor suprasaturate. Suprasaturarea depinde de supracolizarea soluției, adică de diferența dintre temperaturile soluțiilor saturate și suprasaturate. Dacă solubilitatea scade odată cu creșterea temperaturii, cristalizarea va avea loc atunci când sistemul este încălzit.
2) Cristalizarea izoterma are loc prin îndepărtarea solventului din sistem (evaporarea apei) la o temperatură constantă, este caracteristic pentru substanțele, solubilitatea sa mică schimbare când se modifică temperatura. Evaporarea apei poate fi efectuată într-un mod intensiv la punctul de fierbere al soluției sau cu o evaporare lentă a suprafeței.
3) Sare - cristalizarea sării poate fi realizată prin introducerea în soluție a substanțelor care reduc solubilitatea sa. Acestea sunt substanțe care conțin același ion cu sarea dată sau cele care leagă apa. De exemplu, cristalizarea clorurii de sodiu dintr-o soluție concentrată când se adaugă clorură de magneziu; cristalizarea sulfatului de sodiu atunci când se adaugă alcool sau amoniac la soluția sa. Mecanismul de sare poate fi diferit. Când a adăugat la soluția de electrolit electrolitului altui al aceluiași produs ionic al concentrațiilor ionilor de solut poate depăși produsul său de solubilitate, adică produsul dintre concentrațiile acestor ioni în soluție saturată, în care substanța în exces este eliberată într-o fază solidă. In alte cazuri, extragerea sărurilor se produce din cauza modificărilor structurii soluție - formarea cojilor de hidratare din jurul particulelor sărare agentul datorită distrugerii acestor membrane din solut. Sărurile de formare a hidraților cristalini, în special cu un număr mare de molecule de apă este mai puternic decât sărurile de sărare afară de cristalizare într-o formă anhidră. Unii aditivi pot duce la sinterizarea substanței, adică la o creștere a solubilității acesteia.
4) Depunerea de substanțe din soluții cu ajutorul reactivilor este cea mai obișnuită metodă de cristalizare în industria chimică. Dacă se formează un produs de reacție insolubil practic, se precipită imediat din soluția rapid suprasaturată. Dacă produsul de reacție este solubil, cristalizarea acestuia începe după atingerea suprasaturației necesare și continuă pe măsură ce este furnizat reactivul (precipitantul). Un exemplu este precipitarea carbonatului de calciu insolubil în conversia azotatului de calciu în azotat de amoniu:
Pentru catalizatorii sunt utilizate pe scară largă în depunerea de metale sub formă de compuși insolubili (hidroxizi, carbonați, oxalați și alte săruri), urmată de descompunerea oxizilor.
5) Congelarea este folosită în principal pentru a separa componentele individuale de saramură naturală, de exemplu lacurile sărate, în timp ce cristalizarea se realizează prin răcirea soluțiilor la o temperatură sub 0 ° C. Metoda de congelare este folosită pentru a concentra soluțiile prin îndepărtarea parțială a solventului din acestea sub formă de gheață. În acest caz, sarea nu cristalizează, ci solventul - apa. Concentrând apa de mare prin înghețarea gheții, se obține o soluție de sare de 8%, care este utilizată pentru a produce clorură de sodiu.
Articole similare
-
Mai multe modalități de a elimina părul pe burtă - revista online pentru frumusețea femeilor de modă
Trimiteți-le prietenilor: