Kristalisasi dalam Apa Itu Terdiri, Metode Pemisahan, Jenis dan Contoh



itu kristalisasi itu adalah proses di mana zat padat terbentuk dengan atom atau molekul dalam struktur terorganisir, yang disebut jaringan kristal. Kristal dan jaringan kristal dapat dibentuk melalui pengendapan larutan, melalui fusi dan, dalam beberapa kasus, dengan pengendapan langsung gas.

Struktur dan sifat jaringan kristal ini akan tergantung pada kondisi di mana proses terjadi, termasuk waktu yang berlalu untuk mencapai keadaan baru ini. Kristalisasi sebagai proses pemisahan sangat berguna, karena memungkinkan untuk memastikan bahwa struktur diperoleh hanya dari senyawa yang diinginkan.

Selain itu, proses ini menjamin bahwa perjalanan spesies lain tidak akan diizinkan mengingat sifat kristal yang dipesan, menjadikan metode ini alternatif yang sangat baik untuk pemurnian larutan. Banyak kali dalam kimia dan teknik kimia perlu menggunakan proses pemisahan pencampuran.

Kebutuhan ini dihasilkan baik untuk meningkatkan kemurnian campuran atau untuk memperoleh komponen spesifiknya, dan untuk alasan ini ada beberapa metode yang dapat digunakan tergantung pada fase di mana kombinasi zat ini ditemukan..

Indeks

  • 1 Apa itu kristalisasi??
    • 1.1 Nukleasi
    • 1.2 Pertumbuhan kristal
  • 2 Sebagai metode pemisahan
    • 2.1 Rekristalisasi
    • 2.2 Di bidang industri
  • 3 Jenis kristalisasi
    • 3.1 Kristalisasi dengan pendinginan
    • 3.2 Kristalisasi dengan penguapan
  • 4 Contoh
  • 5 Referensi

Terdiri dari apa kristalisasi??

Kristalisasi memerlukan dua langkah yang harus terjadi sebelum ada pembentukan jaringan kristal: pertama, harus ada akumulasi atom atau molekul yang cukup pada tingkat mikroskopis untuk apa yang disebut nukleasi mulai terjadi.

Tahap kristalisasi ini hanya dapat terjadi dalam cairan yang sangat dingin (yaitu, didinginkan di bawah titik beku tanpa membuatnya padat) atau solusi jenuh.

Setelah memulai nukleasi dalam sistem, nuklei dapat terbentuk cukup stabil dan cukup besar untuk memulai tahap kedua kristalisasi: pertumbuhan kristal.

Nukleasi

Pada langkah pertama ini susunan partikel yang akan membentuk kristal ditentukan dan efek dari faktor lingkungan pada kristal yang terbentuk diamati; misalnya, waktu yang dibutuhkan kristal pertama untuk muncul, disebut waktu nukleasi.

Ada dua tahap nukleasi: nukleasi primer dan sekunder. Pada awalnya, inti baru terbentuk ketika tidak ada kristal lain di tengah, atau ketika kristal lain yang ada tidak berpengaruh pada pembentukan ini..

Nukleasi primer dapat homogen, di mana tidak ada pengaruh pada bagian padatan yang ada dalam medium; atau bisa heterogen, di mana partikel padat zat eksternal menyebabkan peningkatan laju nukleasi yang biasanya tidak akan terjadi.

Dalam nukleasi sekunder kristal baru terbentuk oleh pengaruh kristal lain yang ada; ini dapat terjadi karena gaya potong yang membuat segmen kristal yang ada menjadi kristal baru yang juga tumbuh pada tingkat mereka sendiri.

Jenis nukleasi ini bermanfaat dalam energi tinggi atau sistem aliran, di mana fluida yang terlibat menghasilkan benturan antar kristal.

Pertumbuhan kristal

Ini adalah proses di mana kristal meningkatkan ukurannya dengan agregasi lebih banyak molekul atau ion ke posisi interstitial dari jaringan kristalinnya..

Tidak seperti cairan, kristal hanya tumbuh seragam ketika molekul atau ion memasuki posisi ini, meskipun bentuknya akan tergantung pada sifat senyawa yang dimaksud. Setiap susunan tidak teratur pada struktur ini disebut cacat kristal.

Pertumbuhan kristal tergantung pada serangkaian faktor, di antaranya adalah tegangan permukaan larutan, tekanan, suhu, kecepatan relatif kristal dalam larutan dan bilangan Reynolds, antara lain..

Cara paling sederhana untuk memastikan bahwa kristal tumbuh ke ukuran yang lebih besar dan kemurnian tinggi adalah melalui pendinginan yang terkontrol dan lambat, yang mencegah kristal terbentuk dalam waktu singkat dan bahwa benda asing terperangkap di dalamnya. mereka.

Selain itu, penting untuk dicatat bahwa kristal kecil jauh lebih sulit untuk dimanipulasi, disimpan, dan dipindahkan, dan biayanya lebih tinggi untuk menyaringnya dari suatu larutan daripada yang lebih besar. Dalam sebagian besar kasus, kristal terbesar akan menjadi yang paling diinginkan, untuk alasan ini dan lainnya.

Sebagai metode pemisahan

Kebutuhan untuk memurnikan solusi adalah umum dalam kimia dan teknik kimia, karena mungkin perlu untuk mendapatkan produk yang dicampur secara homogen dengan zat terlarut lain atau lainnya..

Inilah sebabnya mengapa peralatan dan metode telah dikembangkan untuk melakukan kristalisasi sebagai proses pemisahan industri.

Ada berbagai tingkat kristalisasi, tergantung pada persyaratan, dan dapat dilakukan dalam skala kecil atau besar. Oleh karena itu, dapat dibagi menjadi dua klasifikasi umum:

Rekristalisasi

Ini disebut rekristalisasi ke teknik yang digunakan untuk memurnikan bahan kimia dalam skala yang lebih kecil, biasanya di laboratorium.

Ini dilakukan dengan larutan senyawa yang diinginkan bersama dengan pengotornya dalam pelarut yang sesuai, dengan demikian mencari untuk mengendap dalam bentuk kristal beberapa dari dua spesies yang akan dihilangkan..

Ada beberapa cara untuk merekristalisasi larutan, di antaranya adalah rekristalisasi dengan pelarut, dengan beberapa pelarut atau dengan penyaringan panas..

-Pelarut tunggal

Ketika pelarut tunggal digunakan, larutan senyawa "A", pengotor "B" dan jumlah minimum pelarut yang dibutuhkan (pada suhu tinggi) disiapkan untuk membentuk larutan jenuh.

Solusinya kemudian didinginkan, menyebabkan kelarutan kedua senyawa turun, dan senyawa "A" atau pengotor "B" akan direkristalisasi. Yang diinginkan adalah bahwa kristal-kristal itu murni dari senyawa "A". Mungkin perlu menambahkan inti untuk memulai proses ini, yang bahkan bisa berupa pecahan kaca.

-Berbagai pelarut

Dalam rekristalisasi beberapa pelarut, dua atau lebih pelarut digunakan dan proses yang sama dilakukan seperti dengan pelarut. Proses ini memiliki keuntungan bahwa senyawa atau pengotor akan mengendap sementara pelarut kedua ditambahkan, karena mereka tidak larut di dalamnya. Dalam metode rekristalisasi ini tidak perlu memanaskan campuran.

-Filtrasi panas

Akhirnya, rekristalisasi dengan filtrasi panas digunakan ketika ada zat yang tidak larut "C", yang dihilangkan dengan filter suhu tinggi setelah melakukan prosedur rekristalisasi yang sama dari pelarut tunggal..

Di bidang industri

Di bidang industri kami ingin melakukan proses yang disebut kristalisasi fraksional, yang merupakan metode yang memurnikan zat sesuai dengan perbedaan mereka dalam kelarutan.

Proses-proses ini menyerupai proses rekristalisasi, tetapi menggunakan teknologi yang berbeda untuk menangani jumlah produk yang lebih besar.

Dua metode diterapkan, yang akan lebih baik dijelaskan dalam pernyataan berikut: kristalisasi dengan pendinginan dan kristalisasi dengan penguapan.

Menjadi skala besar proses ini menghasilkan limbah, tetapi ini biasanya disirkulasi ulang oleh sistem untuk memastikan kemurnian absolut dari produk akhir.

Jenis kristalisasi

Ada dua jenis kristalisasi skala besar, seperti yang dinyatakan di atas: dengan pendinginan dan penguapan. Sistem hibrida juga telah dibuat, di mana kedua fenomena terjadi secara bersamaan.

Kristalisasi dengan pendinginan

Dalam metode ini larutan didinginkan untuk mengurangi kelarutan senyawa yang diinginkan, menyebabkannya mulai mengendap pada kecepatan yang diinginkan.

Dalam rekayasa kimia (atau proses), kristalisasi digunakan dalam bentuk tangki dengan mixer, yang mensirkulasi cairan zat pendingin dalam kompartemen yang mengelilingi campuran sehingga kedua zat tidak bersentuhan saat perpindahan panas zat pendingin ke larutan terjadi..

Untuk menghilangkan kristal, pengeruk digunakan, yang mendorong fragmen padat ke dalam lubang.

Kristalisasi dengan penguapan

Ini adalah pilihan lain untuk mencapai pengendapan kristal terlarut, memanfaatkan proses penguapan pelarut (pada suhu konstan, tidak seperti metode sebelumnya), untuk membuat konsentrasi zat terlarut melebihi tingkat kelarutan.

Model yang paling umum adalah yang disebut model sirkulasi paksa, yang menjaga cairan kristal dalam suspensi homogen melalui tangki, mengendalikan aliran dan kecepatannya, dan biasanya menghasilkan kristal rata-rata yang lebih besar daripada yang terbentuk dalam kristalisasi. dengan pendinginan.

Contohnya

Kristalisasi adalah proses yang sering digunakan dalam industri, dan beberapa contoh dapat dikutip:

- Dalam ekstraksi garam dari air laut.

- Dalam produksi gula.

- Dalam pembentukan natrium sulfat (Na2SO4).

- Di industri farmasi.

- Dalam pembuatan cokelat, es krim, mentega dan margarin, selain banyak makanan lainnya.

Referensi

  1. Kristalisasi. (s.f.). Diperoleh dari en.wikipedia.org
  2. Anne Marie Helmenstine, P. (s.f.) ThoughtCo. Diperoleh dari thinkco.com
  3. Boulder, C. (s.f.) Universitas Colorado di Boulder. Diperoleh dari orgchemboulder.com
  4. Britannica, E. (s.f.) Encyclopedia Britannica. Diperoleh dari britannica.com