Penghabluran dalam Apa Ia Terdiri, Kaedah Pemisahan, Jenis dan Contoh



The penghabluran ia adalah proses di mana pepejal dibentuk dengan atom atau molekul dalam struktur terorganisir, yang dipanggil rangkaian kristal. Kristal dan rangkaian kristal boleh dibentuk melalui pemendapan penyelesaian, dengan gabungan dan, dalam beberapa kes, dengan pemendapan langsung gas.

Struktur dan sifat rangkaian kristal ini bergantung kepada keadaan di mana proses itu berlaku, termasuk masa berlalu untuk mencapai keadaan baru ini. Penghabluran sebagai proses pemisahan amat berguna, kerana ia membolehkan untuk memastikan struktur diperolehi hanya dari sebatian yang dikehendaki.

Selain itu, proses ini menjamin bahawa laluan spesies lain tidak akan dibenarkan memandangkan sifat kristal yang disusun, menjadikan kaedah ini sebagai alternatif yang sangat baik untuk pemurnian penyelesaian. Banyak kali dalam bidang kimia dan kejuruteraan kimia perlu menggunakan proses pemisahan percampuran.

Keperluan ini dijana sama ada untuk meningkatkan kesucian campuran atau untuk mendapatkan komponen tertentu daripadanya, dan untuk sebab ini terdapat beberapa kaedah yang boleh digunakan bergantung pada fasa di mana gabungan bahan ini dijumpai..

Indeks

  • 1 Apakah penghabluran??
    • 1.1 Nukleasi
    • 1.2 Pertumbuhan kristal
  • 2 Sebagai kaedah pemisahan
    • 2.1 Penyusun semula
    • 2.2 Dalam bidang perindustrian
  • 3 Jenis penghabluran
    • 3.1 Penghabluran dengan penyejukan
    • 3.2 Penghabluran melalui penyejatan
  • 4 Contoh
  • 5 Rujukan

Apakah penghabluran terdiri daripada??

Penghabluran memerlukan dua langkah yang mesti berlaku sebelum wujud pembentukan rangkaian kristal: pertama, perlu ada pengumpulan atom atau molekul yang mencukupi pada tahap mikroskopik untuk nukleasi yang dipanggil untuk mula berlaku.

Tahap penghabluran ini hanya boleh berlaku dalam cecair supercooled (iaitu, didinginkan di bawah titik pembekuan tanpa membuatnya pepejal) atau larutan supersaturated.

Selepas memulakan nukleasi dalam sistem, nukleus boleh dibentuk cukup stabil dan cukup besar untuk memulakan peringkat kedua penghabluran: pertumbuhan kristal.

Nukleation

Dalam langkah pertama, pengaturan zarah-zarah yang akan membentuk kristal ditentukan dan kesan faktor-faktor alam sekitar pada kristal terbentuk dipatuhi; sebagai contoh, masa yang diperlukan untuk muncul kristal pertama, dipanggil masa nukleasi.

Terdapat dua peringkat nukleasi: nukleasi primer dan sekunder. Pada mulanya, nukleus baru dibentuk apabila tidak ada kristal lain di tengah, atau apabila kristal yang ada sekarang tidak mempunyai kesan ke atas pembentukan ini.

Nukleasi utama boleh menjadi homogen, di mana tidak ada pengaruh pada bahagian pepejal yang hadir dalam medium; atau ia boleh menjadi heterogen, di mana zarah pepejal bahan luaran menyebabkan peningkatan kadar nukleasi yang biasanya tidak akan berlaku.

Dalam nucleation sekunder kristal baru dibentuk oleh pengaruh kristal sedia ada yang lain; ini boleh berlaku kerana memotong kuasa yang membuat segmen kristal sedia ada menjadi kristal baru yang juga berkembang pada kadar mereka sendiri.

Manfaat nukleasi jenis ini dalam sistem tenaga atau aliran tinggi, di mana bendalir yang terlibat menjana pertembungan antara kristal.

Pertumbuhan kristal

Ia adalah proses di mana kristal meningkatkan saiznya dengan pengagregatan lebih banyak molekul atau ion ke kedudukan interstisial rangkaian kristalnya.

Tidak seperti cecair, kristal hanya tumbuh seragam apabila molekul atau ion memasuki jawatan ini, walaupun bentuknya bergantung kepada sifat sebatian yang dipersoalkan. Mana-mana susunan yang tidak teratur untuk struktur ini dipanggil kecacatan kristal.

Pertumbuhan kristal bergantung kepada beberapa faktor, antaranya tegangan permukaan penyelesaian, tekanan, suhu, kelajuan kristal dalam larutan dan nombor Reynolds, antara lain..

Cara paling mudah untuk memastikan kristal berkembang menjadi saiz yang lebih besar dan bahawa kesucian yang tinggi adalah melalui penyejukan yang terkawal dan perlahan, yang menghalang kristal daripada terbentuk dalam masa yang singkat dan bahan-bahan asing terperangkap di dalamnya. mereka.

Di samping itu, adalah penting untuk diperhatikan bahawa kristal kecil lebih sukar untuk dimanipulasi, menyimpan dan bergerak, dan kosnya lebih banyak untuk menyaringnya daripada penyelesaian daripada yang lebih besar. Dalam kebanyakan kes, kristal terbesar akan menjadi yang paling diingini, untuk ini dan lebih banyak sebab.

Sebagai kaedah pemisahan

Keperluan untuk memurnikan penyelesaian adalah perkara biasa dalam bidang kimia dan kejuruteraan kimia, kerana mungkin diperlukan untuk mendapatkan produk yang dicampur dengan homogen dengan bahan terlarut yang lain atau lainnya..

Oleh itu, peralatan dan kaedah telah dibangunkan untuk menjalankan penghabluran sebagai proses pemisahan industri.

Terdapat tahap penghabluran yang berbeza, bergantung pada keperluan, dan boleh dilakukan pada skala kecil atau besar. Oleh itu, ia boleh dibahagikan kepada dua klasifikasi umum:

Pembentukan semula

Ia dipanggil recrystallization kepada teknik yang digunakan untuk membersihkan bahan kimia pada skala yang lebih kecil, biasanya di makmal.

Ini dilakukan dengan penyelesaian sebatian yang dikehendaki bersama-sama dengan kekotorannya dalam pelarut yang sesuai, mencari dengan itu mendakan dalam bentuk kristal beberapa dari dua spesies yang akan dibuang kemudian..

Terdapat beberapa cara untuk recrystallize penyelesaian, di antaranya adalah recrystallization dengan pelarut, dengan beberapa pelarut atau dengan penapisan panas..

-Pelarut tunggal

Apabila pelarut tunggal digunakan, larutan sebatian "A", pengotor "B" dan jumlah minimum pelarut yang diperlukan (pada suhu tinggi) disediakan untuk membentuk larutan tepu.

Penyelesaian itu kemudiannya disejukkan, menyebabkan kelarutan kedua-dua sebatian jatuh, dan sebatian "A" atau kekotoran "B" akan direkristalisasi. Apa yang dikehendaki adalah kristal adalah sebatian "A" murni. Ia mungkin perlu menambah teras untuk memulakan proses ini, yang mungkin menjadi serpihan kaca.

-Pelbagai pelarut

Dalam penyambungan semula beberapa pelarut, dua atau lebih pelarut digunakan dan proses yang sama dijalankan seperti pelarut. Proses ini mempunyai kelebihan bahawa kompaun atau kekotoran akan mendakan sementara pelarut kedua ditambah, kerana ia tidak larut dalamnya. Dalam kaedah penghabluran ini, tidak perlu memanaskan campuran.

-Penapisan panas

Akhir sekali, recrystallization dengan penapisan panas digunakan apabila terdapat bahan yang tidak larut "C", yang dikeluarkan dengan penapis suhu tinggi selepas melakukan prosedur yang sama untuk merekristalisasi pelarut tunggal.

Dalam bidang perindustrian

Dalam bidang perindustrian kita mahu menjalankan proses yang dikenali sebagai penghabluran pecahan, iaitu kaedah yang menghalusi bahan-bahan mengikut perbezaan mereka dalam kelarutan.

Proses ini menyerupai penyusun semula, tetapi menggunakan teknologi yang berbeza untuk mengendalikan kuantiti produk yang lebih besar.

Dua kaedah digunakan, yang akan dijelaskan dengan lebih baik dalam pernyataan berikut: penghabluran dengan penyejukan dan penghabluran oleh penyejatan.

Menjadi skala besar proses ini menjana sisa, tetapi ini biasanya dikitar semula oleh sistem untuk memastikan kesucian mutlak produk akhir.

Jenis penghabluran

Terdapat dua jenis penghabluran berskala besar, seperti yang dinyatakan di atas: dengan penyejukan dan penyejatan. Sistem hibrid juga telah dicipta, di mana kedua-dua fenomena berlaku serentak.

Penghabluran dengan penyejukan

Dalam kaedah ini larutan disejukkan untuk mengurangkan keterlarutan senyawa yang diingini, menyebabkan ia mula merangsang pada kelajuan yang dikehendaki.

Dalam kimia (atau proses) crystallizers kejuruteraan digunakan sebagai tangki dengan pengadun, yang mengedarkan penyejukan cecair dalam petak sekitar campuran supaya kedua-dua bahan-bahan tidak menghubungi semasa pemindahan haba berlaku penyelesaian penyejuk.

Untuk mengeluarkan kristal, pengikis digunakan, yang menolak serpihan pepejal ke dalam lubang.

Penghabluran melalui penyejatan

Ini adalah pilihan lain untuk mencapai pemendapan kristal larut, menggunakan proses penyejatan pelarut (pada suhu malar, tidak seperti kaedah terdahulu), untuk menjadikan kepekatan larut melebihi tahap kelarutan.

Model yang paling biasa dipanggil model dipaksa peredaran, yang mengekalkan kristal arak penggantungan homogen melalui tangki, mengawal aliran dan halaju, dan biasanya menjana kristal saiz purata lebih besar daripada yang ditubuhkan pada penghabluran dengan penyejukan.

Contohnya

Penghabluran adalah proses yang kerap digunakan dalam industri, dan beberapa contoh dapat disebutkan:

- Dalam pengambilan garam dari air laut.

- Dalam pengeluaran gula.

- Dalam pembentukan natrium sulfat (Na2SO4).

- Dalam industri farmaseutikal.

- Dalam membuat coklat, ais krim, mentega dan marjerin, sebagai tambahan kepada makanan lain.

Rujukan

  1. Penghabluran. (s.f.). Diambil dari en.wikipedia.org
  2. Anne Marie Helmenstine, P. (s.f.). ThoughtCo. Diambil dari thoughtco.com
  3. Boulder, C. (s.f.). Universiti Colorado di Boulder. Diperolehi daripada orgchemboulder.com
  4. Britannica, E. (s.f.). Encyclopedia Britannica. Diperolehi daripada britannica.com