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構成されているものの結晶化、分離方法、種類および例
の 結晶化 それは結晶ネットワークと呼ばれる組織化された構造の原子または分子で固体が形成されるプロセスです。結晶および結晶ネットワークは、融解によって、そしてある場合にはガスの直接堆積によって、溶液の沈殿を通して形成され得る。.
この結晶ネットワークの構造と性質は、この新しい状態に達するまでの経過時間など、プロセスが発生する条件によって異なります。分離プロセスとしての結晶化は、構造が所望の化合物からのみ得られることを確実にすることを可能にするので、非常に有用である。.
さらに、この方法は、結晶の秩序ある性質のために他の種の通過が許されないことを保証し、この方法を溶液の精製のための優れた代替法にする。化学および化学工学では何度も混合分離プロセスを使用する必要があります。.
この必要性は、混合物の純度を高めるため、または混合物の特定の成分を得るために生じ、そしてこの理由のために、この物質の組み合わせが見いだされる相に応じて使用できるいくつかの方法がある。.
索引
- 1結晶化とは?
- 1.1核形成
- 1.2結晶成長
- 2分離方法として
- 2.1再結晶
- 2.2産業分野
- 3種類の結晶化
- 3.1冷却による結晶化
- 3.2蒸発による結晶化
- 4例
- 5参考文献
結晶化とは何ですか？?
結晶化は、結晶ネットワーク形成が起こる前に起こらなければならない２つのステップを必要とする：第一に、いわゆる核形成が起こり始めるのに十分なほど微視的レベルで原子または分子の十分な蓄積がなければならない。.
結晶化のこの段階は過冷却流体（すなわち、それらを固体にせずに凝固点以下に冷却）または過飽和溶液中でのみ起こり得る。.
系内で核形成を開始した後、結晶化の第二段階を開始するのに十分安定して十分に大きい核を形成することができる：結晶成長.
核形成
この第一段階において、結晶を形成する粒子の配置が決定され、そして形成された結晶に対する環境因子の影響が観察される。たとえば、最初の結晶が出現するのにかかる時間（核生成時間）.
核形成には2つの段階があります。一次核生成と二次核生成です。最初に、中間に他の結晶がないとき、または他の既存の結晶がこれらの形成に影響を及ぼさないときに新しい核が形成される。.
一次核形成は均質であることができ、その場合、媒体中に存在する固体の部分には影響がない。あるいは、外部物質の固体粒子が通常は起こらないであろう核形成速度の増加を引き起こす場合、それは不均一であり得る。.
二次核形成では、他の既存の結晶の影響によって新しい結晶が形成されます。これは、既存の結晶のセグメントを独自の速度で成長する新しい結晶にする切断力が原因で発生する可能性があります。.
この種の核形成は、関与する流体が結晶間で衝突を起こす高エネルギー系またはフロー系において有益です。.
結晶成長
それは、その結晶ネットワークの侵入位置へのより多くの分子またはイオンの凝集によって結晶がそのサイズを増大させるプロセスである。.
流体とは異なり、結晶は分子またはイオンがこれらの位置に入ったときに均一に成長するだけですが、それらの形状は問題となる化合物の性質によって異なります。この構造への不規則な配置は結晶欠陥と呼ばれます.
結晶の成長は、とりわけ、溶液の表面張力、圧力、温度、溶液中の結晶の相対速度およびレイノルズ数などの一連の要因に左右される。.
結晶がより大きなサイズに成長し、それが高純度であることを確実にするための最も簡単な方法は、制御されたゆっくりとした冷却によるものであり、これは結晶が短時間で形成されるのを防ぎ、異物が内部に閉じ込められるのを防ぐ。彼らは.
さらに、小さな結晶は、操作、保管、移動がはるかに困難であり、大きな結晶よりもソリューションからそれらをフィルタリングするのはコストがかかることに注意することが重要です。ほとんどの場合、これらの理由やその他の理由から、最大の水晶が最も望ましいでしょう。.
分離方法として
溶液を精製する必要性は化学および化学工学において一般的である。なぜならそれは他のまたは他の溶解した物質と均質に混合されている生成物を得ることが必要であり得るからである。.
工業分離プロセスとして結晶化を実施するための装置および方法が開発されたのはこのためである。.
要件に応じて異なるレベルの結晶化があり、小規模または大規模で実施することができる。したがって、それは2つの一般的な分類に分けることができます。
再結晶
それは通常実験室で、小規模で化学物質を精製するために使用される技術への再結晶化と呼ばれています.
これは、所望の化合物をその不純物と共に適切な溶媒中に溶解した溶液を用いて行われ、それによって、後に除去されるべき２つの種のうちのいくつかを結晶の形で沈殿させる。.
溶液を再結晶化するにはいくつかの方法があり、その中には溶媒を用いた再結晶化、いくつかの溶媒を用いた再結晶化または熱濾過による再結晶化がある。.
-単一溶媒
単一の溶媒を使用する場合、飽和溶液を形成するために化合物「Ａ」、不純物「Ｂ」および最小必要量の溶媒の溶液を（高温で）調製する。.
次いで溶液を冷却し、両方の化合物の溶解度を低下させ、そして化合物「Ａ」または不純物「Ｂ」を再結晶化させる。理想的に望ましいのは、結晶が純粋な「Ａ」化合物であることである。このプロセスを開始するためにコアを追加する必要があるかもしれません、それはガラスの断片でさえあるかもしれません.
-各種溶剤
いくつかの溶媒の再結晶では、２つ以上の溶媒が使用され、溶媒と同じプロセスが実行される。この方法は、第二の溶媒が添加されている間に化合物または不純物が沈殿するという利点を有する。なぜなら、それらはそれに溶解しないからである。この再結晶法では混合物を加熱する必要はない。.
-熱いろ過
最後に、不溶物「Ｃ」がある場合には熱濾過による再結晶が使用され、それは単一の溶媒の再結晶の同じ手順を行った後に高温フィルターで除去される。.
工業分野で
工業分野では、分別結晶と呼ばれるプロセスを実行したいと考えています。これは、溶解度の違いに応じて物質を精製する方法です。.
これらのプロセスは再結晶のプロセスに似ていますが、大量の製品を処理するためにさまざまな技術を使用しています.
２つの方法が適用され、それは以下の説明でよりよく説明される：冷却による結晶化および蒸発による結晶化.
大規模であるため、このプロセスは廃棄物を発生させるが、これらは通常、最終製品の絶対純度を確実にするためにシステムによって再循環される。.
結晶化の種類
上述したように、２つのタイプの大規模結晶化がある：冷却によるものと蒸発によるものである。両方の現象が同時に起こるハイブリッドシステムも作られています.
冷却による結晶化
この方法では、溶液を冷却して所望の化合物の溶解度を低下させ、所望の速度で沈殿を開始させる。.
化学工学（またはプロセス）では、晶析装置は、混合物を囲む区画内で冷媒流体を循環させる混合機を備えたタンクの形で使用され、冷媒の溶液への熱伝達が起こる間に両方の物質が接触しないようにする。.
結晶を取り除くために、スクレーパーが使われています。.
蒸発による結晶化
これは、溶質の濃度を溶解度のレベルを超えるようにするために（以前の方法とは異なり、一定の温度で）溶媒蒸発プロセスを利用して溶質結晶の沈殿を達成するための他の選択肢である。.
最も一般的なモデルはいわゆる強制循環モデルで、結晶の液をタンクを通して均質な懸濁液に保ち、流れと速度を制御し、通常は結晶化で形成されるものよりも大きな平均結晶を生成します。冷却によって.
例
結晶化は、産業界で頻繁に使用されるプロセスであり、いくつかの例が挙げられます。
- 海水からの塩の抽出.
- 砂糖の生産に.
- 硫酸ナトリウム（Na2そう4）.
- 製薬業界では.
- 他の多くの食品に加えて、チョコレート、アイスクリーム、バター、マーガリンの製造に.
参考文献
- 結晶化（Ｓ．Ｆ．）。 en.wikipedia.orgから取得しました
- Anne Marie Helmenstine、P.（s.f.）。思考。 thoughtco.comから取得
- Boulder、C.（s.f.）。コロラド大学ボルダー校。 orgchemboulder.comから取得しました
- ブリタニカ、E。（s.f.）。ブリタニカ百科事典。 britannica.comから取得