CRISTALIZACION
Cristalización:
La cristalización es el proceso por el cual
se forma un sólido cristalino, ya sea a partir de un gas, un líquido o una
disolución. La cristalización es un proceso que se emplea en química con
bastante frecuencia para purificar una sustancia sólida.
La cristalización también es un proceso de
separación líquido en el que hay transferencia de masa de un soluto de la
solución líquida a una fase cristalina sólida pura.
destaca sobre otros procesos de separación
por su potencial para combinar purificación y producción de partículas en un
solo proceso.
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ALIMENTO
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AGENTE DE SEPARACIÓN
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PRODUCTO
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PRINCIPIO DE SEPARACIÓN
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EJEMPLO
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Líquido
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Enfriamiento o calor, causando evaporación simultánea
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Líquido -sólido
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Diferencia de tendencias a la cristalización,
participación preferencial de la estructura del cristal
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Obtención de azúcar de remolacha
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Las
características que una sustancia debe cumplir para formar cristales son:
·
Su estado natural debe ser
sólido.
·
Un cristal es una estructura
tridimensional de forma geométrica que está formado por una sola molécula de
sustancia, por ejemplo: el cristal de sal está formado por una molécula de
cloruro de sodio.
Existen
4 tipos de soluciones:
·
Diluida
·
Concentrada
·
Saturada
·
Sobresaturada
Sobresaturación:
El concepto de solución saturada está
relacionado con el llamado límite de solubilidad.
La sobresaturación se define como: Ac = C -
Cs
Ac =sobresaturación molar, moles por unidad
de volumen
C = concentración molar de soluto en
disolución.
Cs = concentración molar de soluto en la
disolución saturada.
Para
alcanzar la sobresaturación se tiene que realizar:
·
Enfriamiento:
si se enfría la solución, ésta pierde solubilidad y pasa de estar concentrada a
saturada y finalmente sobresaturada.
·
Calentamiento:
si se calienta la solución se quita solvente y pasa de estar concentrada a
saturada y finalmente sobresaturada. Cuando se incrementa la temperatura la
solubilidad puede disminuir o aumentar dependiendo del sólido, por ejemplo en
sólidos orgánicos como la úrea se disminuye la solubilidad.
·
Evaporación:
Se evapora una parte del disolvente, hasta que la cantidad de sustancia
disuelta en la solución restante supere la de saturación. Esta operación básica
se emplea en los casos en que la solubilidad depende poco de la T. Un ejemplo
aplicado es el la industria para formar sal.
·
Precipitación:
al colocar una sustancia adicional en la solución para que se aglomeren los
sólidos y formar cristales.
·
Al
vacío: Combinación de efectos. En un evaporador al
vacío se evapora una parte del disolvente, la eliminación del calor necesario
enfría además la solución. Ventajosa para sustancias sensibles a la °T.
Para la elección de un disolvente de
cristalización la regla “lo semejante disuelve a lo semejante” suele ser muy útil.
Los disolventes más usados, en orden de polaridad creciente son el éter de
petróleo, cloroformo, acetona, acetato de etilo, etanol y agua.
ETAPAS
DE LA CRISTALIZACION:
En toda formación de cristales hay que
considerar dos etapas:
·
Nucleación:
formación de los primeros iones a partir de los iones o moléculas que se
encuentran en el seno de la disolución. Puede ser que estos primeros cristales
que se forman, se destruyan debido a un proceso inverso a la nucleación. Dentro
de la nucleación podemos distinguir entre Nucleación primaria y nucleación
secundaria.
·
Primaria:
Es aquella en la que el origen de la nueva fase sólida no está condicionada ni
influida por la presencia de la fase sólida que se origina.
·
Secundaria:
La nucleación secundaria designa aquel proceso de formación de cristales de la
nueva fase que está condicionado por la presencia de partículas de la misma
fase en el sistema sobresaturado y por cuya causa ocurre.
·
Crecimiento:
Etapa del proceso de solidificación donde los átomos del líquido se unen al
sólido formando las grandes estructuras cristalinas
TIPOS
DE CRISTALES:
Sistema
Cúbico:
Las sustancias que cristalizan bajo este
sistema forman cristales de forma cúbica, los cuales se pueden definir como
cuerpos en el espacio que manifiestan tres ejes en ángulo recto, con
“segmentos”, “látices”, o aristas” de igual magnitud, que forman seis caras o
lados del cubo. A esta familia pertenecen los cristales de oro, plata,
diamante, cloruro de sodio.
Sistema
Tetragonal:
Estos cristales forman cuerpos con tres ejes
en el espacio en ángulo recto, con dos de sus segmentos de igual magnitud,
hexaedros con cuatro caras iguales, representados por los cristales de óxido de
estaño.
Sistema
Ortorrómbico:
Presentan tres ejes en ángulo recto pero
ninguno de sus lados o segmentos son iguales, formando hexaedros con tres pares
de caras iguales pero diferentes entre par y par, representados por los
cristales de azufre, nitrato de potasio, sulfato de bario, etc.
Sistema Monoclínico:
Presentan tres ejes en el espacio, pero sólo
dos en ángulo recto, con ningún segmento igual, como es el caso del bórax y de
la sacarosa.
Sistema
Triclínico:
Presentan tres ejes en el espacio, ninguno en
ángulo recto, con ningún segmento igual, formando cristales ahusados como
agujas, como es el caso de la cafeína.
Sistema
Romboédrico:
Presentan tres ejes de similar ángulo entre
si, pero ninguno es recto, y segmentos iguales, como son los cristales de
arsénico, bismuto y carbonato de calcio y mármol.
Usos de la vida
cotidiana:
1-La
formación de escarcha:
el vapor de agua ambiental puede cristalizar sobre las
superficies frías como el vidrio o ciertos metales, de manera semejante a como
se forma la nieve. A esto se le conoce como escarcha, pero son cristales de
agua de constitución muy regular y bien formada.
Usos de la vida
cotidiana:
2-La
congelación del agua: Si bien el hielo como tal
no es un cristal, durante las fases primeras de congelación del agua es posible
apreciar en el envase la formación de dendritas y otras estructuras sumergidas
que son de apariencia muy similar a los cristales.
Usos de la vida cotidiana:
3-Fabricación
de aspirinas: El ácido acetilsalicílico, compuesto
activo del popular remedio, es en realidad un éster que cristaliza en presencia
de anhídrido etanoico y ácido sulfúrico, además de la inyección de calor.
VENTAJAS:
• El factor de separación es elevado
(producto casi sin impurezas). En bastantes ocasiones se puede recuperar un
producto con una pureza mayor del 99% en una única etapa de cristalización,
separación y lavado.
• Controlando las condiciones del proceso se
obtiene un producto sólido constituido por partículas discretas de tamaño y
forma adecuados para ser directamente empaquetado y vendido (el mercado actual
reclama productos con propiedades específicas).
• Precisa menos energía para la separación
que la destilación u otros métodos empleados habitualmente y puede realizarse a
temperaturas relativamente bajas.
DESVENTAJAS:
• En general, ni se puede purificar más de un
componente ni recuperar todo el soluto en una única etapa. Es necesario equipo
adicional para retirar el soluto restante de las aguas madres.
• La operación implica el manejo de sólidos,
con los inconvenientes tecnológicos que esto conlleva. En la práctica supone
una secuencia de procesado de sólidos, que incluye equipos de cristalización
junto con otros de separación sólido-líquido y de secado
BIBLIOGRAFÍA:
Estas bibliografías fueron tomadas el día 22
de abril del 2017 en hora de la1:00pm
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//www.sinorg.uji.es/Docencia/FUNDQO/TEMA11FQO.pdf
·
http://www.textoscientificos.com/quimica/cristales
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:http://operacionesunitariaspcga.blogspot.com/2010/08/cristalizacion.html
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http://www.fisicanet.com.ar/quimica/industrial/ap08_operaciones_unitarias.php
·
http://www.textoscientificos.com/quimica/cristales/cristalizadores
Por su atención !Gracias!
Atentamente:
María de Jesús rosas Ávila.
Mariana Aguilar Orozco.
Saraí vianney bautista cornejo.
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