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Cristalizacion

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on 12 November 2013

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Transcript of Cristalizacion

La operación de cristalización es aquella por media de la cual se separa un componente de una solución liquida transfiriéndolo a la fase sólida en forma de cristales que precipitan. Es una necesaria para todo producto químico que se presenta comercialmente en forma de polvos o cristales:
Cristalización
El azúcar
La sacarosa
cloruro de sodio
Tipo de cristales:

Un cristal puede ser definido como un sólido compuesto de átomos arreglados en orden, en un modelo de tipo repetitivo. La distancia interatómica en un cristal de cualquier material definido es constante y es una característica del material. Debido a que el patrón o arreglo de los átomos es repetido en todas direcciones, existen restricciones definidas en el tipo de simetría que el cristal posee.

La forma geométrica de los cristales es una de las características de cada sal pura o compuesto químico, por lo que la ciencia que estudia los cristales en general, la cristalografía, los ha clasificado en siete sistemas universales de cristalización:
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”, ó 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, etc.


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 oxido 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 Hexagonal

Presentan cuatro ejes en el espacio, tres de los cuales son coplanares en ángulo de 60°, formando un hexágono bencénico y el cuarto en ángulo recto, como son los cristales de zinc, cuarzo, magnesio, cadmio, etc.
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.
Importancia de la cristalización en la industria
La cristalización es importante como proceso industrial por los diferentes materiales que son y pueden ser comercializados en forma de cristales.
En términos de los requerimientos de energía, la cristalización requiere mucho menos para la separación que lo que requiere la destilación y otros métodos de purificación utilizados comúnmente
Se puede realizar a temperaturas relativamente bajas y a una escala que varía desde unos cuantos gramos hasta miles de toneladas diarias.
La cristalización se puede realizar a partir de un vapor, una fusión o una solución.Además de su forma geométrica, los cristales son caracterizados por su densidad, su índice de refracción, color y dureza

Toda sal o compuesto químico disuelto en algún solvente en fase liquida puede ser precipitada por cristalización bajo ciertas condiciones de concentración y temperatura que el ingeniero químico debe establecer dependiendo de las características y propiedades de la solución, principalmente la solubilidad o concentración de saturación, la viscosidad de la solución, etc.
Crecimiento y propiedades de los cristales.

Nucleación:

Cristalización a partir de un producto fundido, condensación de gotas de niebla en una vapor sobre-enfriado, y generación de burbujas en un liquido sobrecalentado.
la nucleación s produce como consecuencia de rápidas fluctuaciones locales a escala molecular en una fase homogénea que esta en estado de equilibrio metaestable.

Velocidad de cristalización:

La velocidad de crecimiento de un cristal es conocida como velocidad de cristalización. La cristalización puede ocurrir solamente desde soluciones sobresaturadas. El crecimiento ocurre primero con la formación del núcleo, y luego con su crecimiento gradual.
Efecto de las impurezas

El ambiente químico, e.g. la presencia de relativamente
bajas concentraciones de sustancias ajenas a las especies a cristalizar, ya sea impurezas, etc, juega un importante papel en la optimización de los sistemas de cristalización. Su papel es muy importante por diversas razones.

La primera, todos los materiales son impuros.

La segunda, y la más importante, es posible influenciar la salida y el control del sistema de cristalización, o cambiar las propiedades de los cristales mediante la adición de pequeñas cantidades de aditivos cuidadosamente elegidos.
El ambiente químico puede ser utilizado apropiadamente para variar:

Alterando significativamente la cinética de cristalización y de aquí la distribución de tamaño del cristal.
Tener mejor control del cristalizador.
Mejorar la calidad del producto y/o el rendimiento, mediante la producción de un cierto tipo de cristal.
Producir cristales muy puros de ciertos materiales en los cuales las impurezas sean inaceptables.

Efecto de la temperatura sobre la solubilidad

La temperatura afecta la solubilidad de la mayoría de las sustancias.En la mayoría de los compuestos iónicos, aunque no en todos, la solubilidad de la sustancia sólida aumenta con la temperatura. Sin embargo no hay una correlación clara entre el signo del ΔHdisolución y la variación de la solubilidad con la temperatura.

Cristalización fraccionada

La dependencia de la solubilidad de un sólido respecto de la temperatura varía de manera considerable, si es mucho más soluble a altas temperaturas que a bajas temperaturas. De otra manera, una gran parte del compuesto permanecerá disuelto a medida que se enfría la disolución. La cristalización fraccionada también funciona si la cantidad de impurezas en la disolución es relativamente pequeña.
Una forma de clasificar los aparatos de cristalización:

se basa en el método utilizado para crear la sobresaturación:
Sobresaturación producida por enfriamiento sin evaporación apreciable, por ejemplo, cristalizadores de tanque.
Sobresaturación producida por evaporación, con enfriamiento apreciable, por ejemplo, evaporadores de cristalización, cristalizadores-evaporadores.
Evaporación combinada con enfriamiento adiabático: cristalizadores al vacío.
Cristalizadores de suspensión mezclada y de retiro de productos combinados:

Este tipo de equipo, llamado a veces cristalizador de magma circulante, es el más importante de los que se utilizan en la actualidad. En la mayor parte de los equipos comerciales de este tipo, la uniformidad de la suspensión de los sólidos del producto en el cuerpo del cristalizador es suficiente para que se pueda aplicar la teoría, se produce por lo común la vaporización de un disolvente, casi siempre agua..

Cristalizador de enfriamiento superficial:

Para algunos materiales, como el clorato de potasio, es posible utilizar un intercambiador de tubo y coraza de circulación forzada, en combinación directa con un cuerpo de cristalizador de tubo de extracción.

Es preciso prestar una atención cuidadosa a la diferencia de temperatura entre el medio enfriador y la lechada que circula por los tubos del intercambiador.Además la trayectoria y la velocidad de flujo de la lechada dentro del cuerpo del cristalizador deben ser de tal índole que el volumen contenido en el cuerpo sea activo.
Cristalizador de evaporación de circulación forzada:
La lechada que sale del cuerpo se bombea a través de una tubería de circulación y por un intercambiador de calor de coraza, donde su temperatura se eleva de 2 a 6 °C. puesto que este calentamiento se realiza sin vaporización, los materiales de solubilidad normal no deberán producir sedimentación en los tubos.
Cristalizador evaporador de desviador y tubo de extracción (DTB):

La circulación mecánica influye considerablemente en el nivel de nucleación dentro del cristalizador, La suspensión de los cristales de productos se mantiene mediante una hélice grande y de movimiento lento, rodeada por un tubo de extracción dentro del cuerpo. La hélice dirige la lechada hacia la superficie del líquido, para evitar que lo sólidos pongan en cortocircuito la zona de sobresaturación mas intensa.
Integrantes:
Bernares Jimenez Elvia
Flores Garcia Edgar
Martinez Franco Nidory
Martinez Naranjo Blanca
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