결정화의 구성, 분리 방법, 유형 및 예



그 결정화 고체가 결정 구조로 불리는 조직화 된 구조의 원자 또는 분자로 형성되는 과정이다. 결정 및 결정질 네트워크는 용액의 침전, 융합 및 경우에 따라 가스의 직접 증착에 의해 형성 될 수있다.

결정 성 네트워크의 구조와 성질은이 새로운 상태에 도달하는 데 걸린 시간을 포함하여 프로세스가 발생하는 조건에 따라 달라집니다. 분리 공정으로서의 결정화는 구조가 원하는 화합물로부터 만 얻어지는 것을 보장하기 때문에 매우 유용하다.

또한이 공정은 크리스탈의 정돈 된 특성을 감안할 때 다른 종의 통과가 허용되지 않으므로이 방법을 용액 정화를위한 훌륭한 대안으로 만듭니다. 화학 및 화학 공학 분야의 많은 경우 혼합 분리 공정을 사용해야합니다.

이 필요성은 혼합물의 순도를 높이거나 특정 성분을 얻기 위해 생성되며 이러한 이유 때문에이 물질의 조합이 발견되는 단계에 따라 사용할 수있는 몇 가지 방법이 있습니다..

색인

  • 1 결정화 란 무엇입니까??
    • 1.1 핵 형성
    • 1.2 결정 성장
  • 2 분리 방법
    • 2.1 재결정
    • 2.2 산업 분야에서
  • 결정의 3 가지 유형
    • 3.1 냉각에 의한 결정화
    • 3.2 증발에 의한 결정화
  • 4 예
  • 5 참고

결정화는 무엇으로 이루어 집니까??

결정화는 결정질 망 형성이 일어나기 전에 일어나는 두 단계를 필요로한다. 첫째, 소위 핵 형성이 일어나기 시작하는 미세한 수준의 원자 또는 분자 축적이 충분해야한다..

이 결정화 단계는 과냉각 유체에서만 일어날 수 있습니다 (즉, 고체화시키지 않고 빙점 이하로 냉각 됨) 또는 과포화 용액.

시스템에서 핵 형성을 시작한 후에 핵은 결정화의 두 번째 단계 : 결정 성장.

핵 형성

이 첫 번째 단계에서는 결정을 형성 할 입자의 배열이 결정되고 형성되는 결정에 대한 환경 요인의 영향이 관찰됩니다. 예를 들어 핵 생성 시간이라고 불리는 첫 번째 결정이 나타나는 데 걸리는 시간.

핵 생성에는 두 단계가 있습니다 : 1 차 및 2 차 핵 생성. 첫 번째로, 중간에 다른 결정이 없을 때, 또는 다른 기존의 결정이 이들의 형성에 영향을 미치지 않을 때, 새로운 핵이 형성된다.

1 차 핵 생성은 균질 할 수 있으며, 여기서 매체에 존재하는 고형물의 일부에 영향을 미치지 않는다; 또는 그것은 외부 물질의 고체 입자가 정상적으로 발생하지 않는 핵 형성 속도의 증가를 야기하는 이질적 일 수있다.

2 차 핵 생성에서 새로운 결정은 다른 기존의 결정의 영향에 의해 형성된다. 이것은 기존 결정의 세그먼트를 자신의 속도로 성장하는 새로운 결정으로 만드는 절삭력으로 인해 발생할 수 있습니다.

이러한 유형의 핵 형성은 관련된 유체가 결정들 사이에서 충돌을 발생시키는 고 에너지 또는 유동 시스템에서 유리합니다..

크리스탈 성장

결정이 결정질 네트워크의 틈새 위치에 더 많은 분자 또는 이온의 응집에 의해 크기가 증가하는 과정입니다.

유체와는 달리, 분자 또는 이온이이 위치에 들어가면 결정은 균일하게 성장하지만, 모양은 문제의 화합물의 성질에 따라 다릅니다. 이 구조에 대한 불규칙한 배치를 결정 결함이라고합니다..

결정의 성장은 용액의 표면 장력, 압력, 온도, 용액 내의 결정의 상대 속도 및 레이놀즈 수 등 일련의 요인에 좌우된다..

결정이 더 큰 크기로 성장하고 고순도임을 확인하는 가장 간단한 방법은 제어가 빠르고 느린 냉각을 통해 단시간에 결정이 형성되는 것을 방지하고 내부에 이물질이 갇히는 것을 방지하는 것입니다. 그들은.

또한 작은 결정은 조작, 저장 및 이동하기가 훨씬 어려우며 큰 결정보다 솔루션에서 필터링하는 것이 더 많은 비용이 듭니다. 대다수의 경우, 가장 큰 결정체가 가장 이상적 일 것입니다..

분리 방법

솔루션을 정화 할 필요성은 다른 화학 물질이나 다른 용해 된 물질과 균일하게 혼합 된 제품을 얻는 것이 필요할 수 있기 때문에 화학 및 화학 공학에서 일반적입니다..

이것이 산업 분리 공정으로 결정화를 수행하기위한 장비와 방법이 개발 된 이유입니다.

요구 사항에 따라 결정화 수준이 다르며 소규모 또는 대규모로 수행 할 수 있습니다. 따라서 두 가지 일반적인 분류로 나눌 수 있습니다.

재결정

그것은 실험실에서 일반적으로 작은 규모로 화학 물질을 정제하는 데 사용되는 기술에 대한 재결정이라고합니다.

이것은 적당한 용매에서 그 화합물의 불순물과 함께 원하는 화합물의 용액으로 행해지므로 나중에 제거 될 두 종의 일부가 결정의 형태로 침전된다..

용액을 재결정 화하는 몇 가지 방법이 있는데, 그 중 용매로 재결정 화하거나, 몇 가지 용매로 또는 뜨거운 여과로 재결정합니다..

-단일 용매

단일 용매가 사용되는 경우, 화합물 "A", 불순물 "B"및 용매 (고온에서)의 최소 필요한 양의 용액이 제조되어 포화 용액을 형성한다.

이어서, 용액을 냉각시켜 두 화합물의 용해도를 떨어 뜨리고 화합물 "A"또는 불순물 "B"를 재결정 화시킨다. 이상적으로 바라는 것은 결정이 순수한 "A"화합물이라는 것입니다. 이 프로세스를 시작하려면 코어를 추가해야 할 수도 있습니다.이 프로세스는 유리 조각 일 수도 있습니다.

-다양한 용제

몇몇 용매의 재결정 화에서, 2 종 이상의 용매가 사용되며, 용매와 동일한 공정이 수행된다. 이 방법은 제 2 용매가 용해 될 때 화합물 또는 불순물이 침전되는 이점을 갖는다. 이 재결정 법에서는 혼합물을 가열 할 필요가 없다.

-뜨거운 여과

마지막으로 고온 여과기로 제거되는 불용성 물질 "C"가있는 경우 고온 여과를 통한 재결정이 사용되며 단일 용매의 동일한 재결정 절차를 거친 후.

산업 분야

산업 분야에서 우리는 용해도의 차이에 따라 물질을 정제하는 분별 결정화 (fractional crystallization) 공정을 수행하고자합니다..

이러한 공정은 재결정 공정과 유사하지만 더 많은 양의 제품을 처리하기 위해 서로 다른 기술을 사용합니다..

다음 두 가지 방법이 적용됩니다. 냉각에 의한 결정화 및 증발에 의한 결정화.

대규모로이 공정은 폐기물을 발생 시키지만 최종 제품의 절대적인 순도를 보장하기 위해 시스템에 의해 재순환됩니다.

결정화 유형

위에서 언급 한 바와 같이 냉각 및 증발에 의한 두 가지 유형의 대규모 결정화가 있습니다. 하이브리드 시스템이 만들어져 두 현상이 동시에 발생합니다.

냉각에 의한 결정화

이 방법에서, 용액은 원하는 화합물의 용해도를 감소 시키도록 냉각되어, 원하는 속도에서 침전을 시작하게한다.

화학 공학 (또는 공정)에서 결정기는 혼합물을 둘러싸고있는 칸막이에 냉매 유체를 순환시켜 냉매가 용액으로 열 전달되는 동안 두 물질이 접촉하지 않도록 믹서가있는 탱크의 형태로 사용됩니다..

결정체를 제거하기 위해, 고체 조각을 구멍으로 밀어 넣는 긁는 도구가 사용됩니다..

증발에 의한 결정화

이것은 용질 결정의 침전을 이루고 용질 농도를 용해도 수준 이상으로 만들기 위해 용매 증발 공정 (이전 방법과 달리 일정한 온도에서)을 사용하는 다른 옵션입니다.

가장 일반적으로 사용되는 모델은 탱크를 통해 균질 한 현탁액에 결정의 액을 유지하고 흐름과 속도를 제어하며 일반적으로 결정화에서 형성된 것보다 더 큰 평균 결정을 생성하는 소위 강제 순환 모델입니다 냉각에 의한.

예제들

결정화는 산업계에서 자주 사용되는 과정이며, 몇 가지 예를들 수 있습니다.

- 바닷물에서 소금을 추출 할 때.

- 설탕 생산.

- 황산나트륨 (Na2그래서4).

- 제약 산업.

- 초콜렛, 아이스크림, 버터 및 마가린의 제조시, 많은 다른 식품 외에도.

참고 문헌

  1. 결정화. (s.f.). en.wikipedia.org에서 검색
  2. Anne Marie Helmenstine, P. (s.f.). 생각. thoughtco.com에서 가져온
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