การตกผลึกในสิ่งที่ประกอบด้วยวิธีการแยกประเภทและตัวอย่าง

 การตกผลึก มันเป็นกระบวนการที่ของแข็งถูกสร้างขึ้นด้วยอะตอมหรือโมเลกุลในโครงสร้างที่เป็นระเบียบซึ่งเรียกว่าเครือข่ายผลึก ผลึกและเครือข่ายผลึกสามารถเกิดขึ้นได้จากการตกตะกอนของสารละลายโดยฟิวชั่นและในบางกรณีโดยการทับถมโดยตรงของก๊าซ.

โครงสร้างและลักษณะของเครือข่ายผลึกนี้จะขึ้นอยู่กับเงื่อนไขที่กระบวนการเกิดขึ้นรวมถึงเวลาที่ผ่านไปถึงสถานะใหม่นี้ การตกผลึกเป็นกระบวนการแยกมีประโยชน์อย่างยิ่งเนื่องจากช่วยให้มั่นใจได้ว่าโครงสร้างจะได้รับจากสารประกอบที่ต้องการเท่านั้น.

นอกจากนี้กระบวนการนี้รับประกันได้ว่าเส้นทางของสายพันธุ์อื่นจะไม่ได้รับอนุญาตตามธรรมชาติของคริสตัลทำให้วิธีนี้เป็นทางเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการทำให้บริสุทธิ์ของการแก้ปัญหา หลายครั้งในวิชาเคมีและวิศวกรรมเคมีจำเป็นต้องใช้กระบวนการแยกแบบผสม.

ความต้องการนี้ถูกสร้างขึ้นเพื่อเพิ่มความบริสุทธิ์ของส่วนผสมหรือเพื่อให้ได้องค์ประกอบเฉพาะของมันและด้วยเหตุนี้จึงมีวิธีการหลายวิธีที่สามารถใช้ได้ขึ้นอยู่กับขั้นตอนที่พบการรวมกันของสาร.

ดัชนี

• 1 การตกผลึกคืออะไร??
  • 1.1 นิวเคลียส
  • 1.2 การเจริญเติบโตของคริสตัล
• 2 เป็นวิธีการแยก
  • 2.1 การติดตั้งใหม่
  • 2.2 ในสาขาอุตสาหกรรม
• 3 ประเภทของการตกผลึก
  • 3.1 การตกผลึกโดยการหล่อเย็น
  • 3.2 การตกผลึกโดยการระเหย
• 4 ตัวอย่าง
• 5 อ้างอิง

การตกผลึกประกอบด้วยอะไรบ้าง??

การตกผลึกต้องใช้สองขั้นตอนที่จะต้องเกิดขึ้นก่อนที่จะมีการก่อตัวของเครือข่ายผลึก: ขั้นแรกจะต้องมีการสะสมของอะตอมหรือโมเลกุลในระดับจุลภาคอย่างเพียงพอเพื่อให้นิวคลีออนที่เรียกว่าเริ่มเกิดขึ้น.

ขั้นตอนการตกผลึกนี้สามารถเกิดขึ้นได้ในของเหลวที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าเท่านั้น (กล่าวคือทำให้เย็นลงต่ำกว่าจุดเยือกแข็งโดยไม่ทำให้มันแข็งตัว) หรือสารละลายที่อิ่มตัว.

หลังจากเริ่มต้นนิวเคลียสในระบบนิวเคลียสสามารถเกิดขึ้นอย่างมั่นคงและมีขนาดใหญ่พอที่จะเริ่มขั้นตอนที่สองของการตกผลึก: การเติบโตของผลึก.

นิวเคลียส

ในขั้นตอนแรกนี้จะมีการพิจารณาการจัดเรียงของอนุภาคที่จะก่อตัวเป็นผลึกและผลกระทบของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่มีต่อผลึกที่เกิดขึ้น ตัวอย่างเช่นเวลาที่ใช้ในการแสดงผลึกแรกเรียกว่าเวลา nucleation.

มีสองขั้นตอนของนิวเคลียส: นิวเคลียสหลักและรอง ในครั้งแรกนิวเคลียสใหม่จะเกิดขึ้นเมื่อไม่มีผลึกอื่น ๆ ที่อยู่ตรงกลางหรือเมื่อผลึกที่มีอยู่อื่นไม่มีผลต่อการก่อตัวของเหล่านี้.

นิวเคลียสปฐมภูมิสามารถเป็นเนื้อเดียวกันซึ่งไม่มีอิทธิพลในส่วนของของแข็งที่มีอยู่ในสื่อ; หรืออาจแตกต่างกันซึ่งอนุภาคของแข็งของสารภายนอกทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นของอัตราการเกิดนิวเคลียสซึ่งปกติจะไม่เกิดขึ้น.

ในนิวเคลียสที่สองผลึกใหม่เกิดขึ้นจากอิทธิพลของผลึกที่มีอยู่อื่น สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากแรงตัดที่ทำให้ส่วนของผลึกที่มีอยู่กลายเป็นผลึกใหม่ที่เติบโตในอัตราของตัวเอง.

นิวเคลียสประเภทนี้มีประโยชน์ในระบบพลังงานสูงหรือการไหลซึ่งของเหลวที่เกี่ยวข้องจะสร้างการชนกันระหว่างผลึก.

การเจริญเติบโตของคริสตัล

มันเป็นกระบวนการที่ผลึกเพิ่มขนาดโดยการรวมโมเลกุลหรือไอออนมากขึ้นไปยังตำแหน่งคั่นระหว่างหน้าของเครือข่ายผลึก.

คริสตัลจะเติบโตอย่างสม่ำเสมอเมื่อโมเลกุลหรือไอออนเข้าสู่ตำแหน่งเหล่านี้แม้ว่ารูปร่างจะขึ้นอยู่กับลักษณะของสารประกอบที่สงสัย การจัดเรียงที่ผิดปกติใด ๆ กับโครงสร้างนี้เรียกว่าข้อบกพร่องคริสตัล.

การเติบโตของผลึกขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการซึ่ง ได้แก่ ความตึงผิวของสารละลายความดันอุณหภูมิความเร็วสัมพัทธ์ของผลึกในสารละลายและจำนวนเรย์โนลด์ส.

วิธีที่ง่ายที่สุดเพื่อให้แน่ใจว่าคริสตัลจะมีขนาดใหญ่ขึ้นและมีความบริสุทธิ์สูงคือผ่านการควบคุมความเย็นและช้าซึ่งป้องกันไม่ให้ผลึกเกิดขึ้นในเวลาอันสั้นและมีสิ่งแปลกปลอมติดอยู่ภายใน พวกเขา.

นอกจากนี้สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าผลึกขนาดเล็กนั้นยากต่อการจัดการจัดเก็บและเคลื่อนย้ายและค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมในการกรองพวกมันออกจากสารละลายมากกว่าผลึกขนาดใหญ่ ในกรณีส่วนใหญ่คริสตัลที่ใหญ่ที่สุดจะเป็นที่ต้องการมากที่สุดด้วยเหตุผลเหล่านี้และอีกมากมาย.

เป็นวิธีการแยก

ความจำเป็นในการชำระล้างสารละลายเป็นเรื่องธรรมดาในสาขาเคมีและวิศวกรรมเคมีเนื่องจากอาจจำเป็นต้องได้รับผลิตภัณฑ์ที่ผสมกันกับสารอื่นหรือสารละลายอื่น ๆ.

นี่คือเหตุผลที่อุปกรณ์และวิธีการได้รับการพัฒนาเพื่อดำเนินการตกผลึกเป็นกระบวนการแยกทางอุตสาหกรรม.

การตกผลึกมีหลายระดับขึ้นอยู่กับข้อกำหนดและสามารถดำเนินการในขนาดเล็กหรือขนาดใหญ่ ดังนั้นมันสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภททั่วไป:

recrystallization

เรียกว่าการตกผลึกซ้ำกับเทคนิคที่ใช้ในการชำระล้างสารเคมีในระดับที่เล็กกว่าปกติในห้องปฏิบัติการ.

สิ่งนี้ทำด้วยสารละลายของสารประกอบที่ต้องการพร้อมกับสิ่งเจือปนในตัวทำละลายที่เหมาะสมจึงหาวิธีตกตะกอนในรูปแบบของผลึก.

มีหลายวิธีในการติดตั้งโซลูชันใหม่อีกครั้งโดยมีการติดตั้งซ้ำกับตัวทำละลายตัวทำละลายหลายตัวหรือด้วยตัวกรองร้อน.

-ตัวทำละลายเดียว

เมื่อใช้ตัวทำละลายเดี่ยวสารละลายของสารประกอบ "A", สิ่งเจือปน "B" และจำนวนตัวทำละลายที่ต้องการ (ที่อุณหภูมิสูง) ขั้นต่ำที่ต้องการเพื่อเตรียมเป็นสารละลายอิ่มตัว.

สารละลายจะถูกทำให้เย็นลงทำให้ความสามารถในการละลายของทั้งสองสารประกอบลดลงและสารประกอบ "A" หรือสิ่งเจือปน "B" จะถูกปรับสภาพใหม่ สิ่งที่เป็นที่ต้องการคือผลึกนั้นเป็นสารประกอบ "A" บริสุทธิ์ อาจจำเป็นต้องเพิ่มแกนเพื่อเริ่มกระบวนการนี้ซึ่งอาจเป็นเศษแก้ว.

-ตัวทำละลายต่างๆ

ในการตกผลึกซ้ำของตัวทำละลายหลายตัวมีการใช้ตัวทำละลายตั้งแต่สองตัวขึ้นไปและกระบวนการเดียวกันนั้นดำเนินการเช่นเดียวกับตัวทำละลาย กระบวนการนี้มีข้อได้เปรียบที่สารประกอบหรือสิ่งเจือปนจะตกตะกอนในขณะที่เพิ่มตัวทำละลายตัวที่สองเนื่องจากไม่ละลายในตัวมัน ในวิธีการตกผลึกซ้ำนี้ไม่จำเป็นต้องให้ความร้อนแก่ส่วนผสม.

-กรองร้อน

ในที่สุดการตกผลึกด้วยการกรองร้อนจะถูกนำมาใช้เมื่อมีสารที่ไม่ละลายน้ำ "C" ซึ่งถูกลบออกด้วยตัวกรองอุณหภูมิสูงหลังจากทำขั้นตอนเดียวกันของการทำผลึกซ้ำของตัวทำละลายเดียว.

ในด้านอุตสาหกรรม

ในสาขาอุตสาหกรรมเราต้องการดำเนินการกระบวนการที่เรียกว่าการตกผลึกแบบเศษส่วนซึ่งเป็นวิธีการกลั่นสารตามความแตกต่างในการละลาย.

กระบวนการเหล่านี้มีลักษณะคล้ายกับการติดตั้งซ้ำ แต่ใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกันเพื่อจัดการกับปริมาณสินค้าที่มากขึ้น.

มีการใช้สองวิธีซึ่งจะอธิบายได้ดีขึ้นในข้อความต่อไปนี้: การตกผลึกโดยการทำให้เย็นลงและการตกผลึกโดยการระเหย.

การเป็นกระบวนการขนาดใหญ่นี้ก่อให้เกิดของเสีย แต่โดยปกติระบบเหล่านี้จะถูกหมุนเวียนซ้ำเพื่อให้แน่ใจถึงความบริสุทธิ์แน่นอนของผลิตภัณฑ์สุดท้าย.

ประเภทของการตกผลึก

การตกผลึกขนาดใหญ่มีสองประเภทดังกล่าวข้างต้น: โดยการระบายความร้อนและโดยการระเหย ระบบไฮบริดยังถูกสร้างขึ้นซึ่งปรากฏการณ์ทั้งสองเกิดขึ้นพร้อมกัน.

การตกผลึกโดยการระบายความร้อน

ในวิธีนี้น้ำยาจะเย็นลงเพื่อลดการละลายของสารประกอบที่ต้องการทำให้เริ่มตกตะกอนด้วยความเร็วที่ต้องการ.

ในวิศวกรรมเคมี (หรือกระบวนการ) จะใช้ crystallizers ในรูปแบบของถังที่มีเครื่องผสมซึ่งหมุนเวียนของเหลวสารทำความเย็นในช่องที่ล้อมรอบส่วนผสมเพื่อให้สารทั้งสองไม่สัมผัสกันในขณะที่การถ่ายเทความร้อนของสารทำความเย็นเพื่อแก้ปัญหาเกิดขึ้น.

ในการกำจัดผลึกจะใช้เครื่องขูดซึ่งจะผลักชิ้นส่วนที่แข็งให้เป็นหลุม.

การตกผลึกโดยการระเหย

นี่คือตัวเลือกอื่น ๆ เพื่อให้เกิดการตกตะกอนของผลึกตัวทำละลายโดยใช้กระบวนการระเหยของตัวทำละลาย (ที่อุณหภูมิคงที่ไม่เหมือนกับวิธีก่อนหน้านี้) เพื่อให้ความเข้มข้นของตัวถูกละลายเกินระดับความสามารถในการละลาย.

โมเดลที่พบมากที่สุดคือแบบจำลองการไหลเวียนที่เรียกว่าบังคับซึ่งทำให้เหล้าของผลึกอยู่ในช่วงเวลาที่เป็นเนื้อเดียวกันผ่านถังควบคุมการไหลและความเร็วของพวกเขาและมักจะสร้างผลึกเฉลี่ยขนาดใหญ่กว่าที่เกิดขึ้นในการตกผลึก โดยการระบายความร้อน.

ตัวอย่าง

การตกผลึกเป็นกระบวนการที่ใช้บ่อยในอุตสาหกรรมและสามารถยกตัวอย่างได้หลายตัวอย่าง:

- ในการสกัดเกลือจากน้ำทะเล.

- ในการผลิตน้ำตาล.

- ในการก่อตัวของโซเดียมซัลเฟต (นา₂SW₄).

- ในอุตสาหกรรมยา.

- ในการทำช็อกโกแลตไอศครีมเนยและมาการีนนอกเหนือจากอาหารอื่น ๆ อีกมากมาย.

การอ้างอิง

1. การตกผลึก ( N.d. ) สืบค้นจาก en.wikipedia.org
2. Anne Marie Helmenstine, P. (s.f. ) ThoughtCo ดึงมาจาก thinkco.com
3. โบลเดอร์, C. (s.f. ) มหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์ สืบค้นจาก orgchemboulder.com
4. Britannica, E. (s.f. ) สารานุกรมบริแทนนิกา สืบค้นจาก britannica.com