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馃挌 CRISTALIZADOR: Definici贸n, Uso, Funci贸n y Caracter铆sticas

Definici贸n de Cristalizador de Laboratorio

La cristalizaci贸n es una t茅cnica que utilizan los qu铆micos para purificar compuestos s贸lidos. Es uno de los procedimientos fundamentales que cada qu铆mico debe dominar para dominar el laboratorio.聽La cristalizaci贸n se basa en los principios de solubilidad: los compuestos (solutos) tienden a ser m谩s solubles en l铆quidos calientes (solventes) que en l铆quidos fr铆os.

Si una soluci贸n caliente saturada se deja enfriar, el soluto ya no es soluble en el disolvente y forma cristales de compuesto puro. Las impurezas se excluyen de los cristales en crecimiento y los cristales s贸lidos puros se pueden separar de las impurezas disueltas por filtraci贸n.

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Historia y Origen del Cristalizador

La cristalizaci贸n es una tecnolog铆a muy antigua, y la informaci贸n relacionada con la cristalizaci贸n de sal y az煤car se remonta al comienzo de la civilizaci贸n. En los 煤ltimos 30 a帽os, se han desarrollado los medios t茅cnicos para medir la nucleaci贸n en los equipos operativos.

Esto ha dado una nueva perspectiva sobre el dise帽o de equipos de cristalizaci贸n con el resultado de que los dise帽os modernos de cristalizaci贸n son mucho m谩s flexibles en t茅rminos de su apacidad para controlar el tama帽o y la distribuci贸n del tama帽o de los productos de cristal que los equipos anteriores.聽La cristalizaci贸n se ha considerado durante mucho tiempo un arte m谩s que una ciencia, aunque los descubrimientos te贸ricos recientes y las nuevas t茅cnicas anal铆ticas han producido un cambio en esta posici贸n hist贸rica.

Jabir Bin Hayyan realiz贸 sus grandes experimentos en ciencia y qu铆mica en octavo siglo durante el califato abas铆 de Haroon al-Rashid Jabir introdujo investigaci贸n experimental en ciencia que r谩pidamente cambi贸 su car谩cter en qu铆mica moderna.聽Su contribuci贸n de fundamental importancia para la qu铆mica incluye la perfecci贸n de las t茅cnicas cient铆ficas, tales como cristalizaci贸n, destilaci贸n, calcinaciones, sublimaci贸n y evaporaci贸n y desarrollo de varios instrumentos para el mismo.

El alambique es su gran invento, que hizo f谩cil y sistem谩tico el proceso de destilaci贸n.聽Jabir puso gran 茅nfasis en la experimentaci贸n y la precisi贸n en su trabajo basado en sus propiedades, 茅l ha descrito Tres tipos distintos de sustancias.

Uso del Cirstalizador de Laboratorio

  • Caliente un poco de disolvente hasta que hierva.
  • Coloque el s贸lido a recristalizar en un matraz Erlenmeyer.
  • Vierta una peque帽a cantidad del solvente caliente en el matraz que contiene el s贸lido.
  • Agite el matraz para disolver el s贸lido.
  • Coloque el matraz en el ba帽o de vapor para mantener la soluci贸n caliente.
  • Si el s贸lido a煤n no se disuelve, agregue una peque帽a cantidad m谩s de disolvente y agite nuevamente.
  • Cuando el s贸lido est茅 todo en soluci贸n, col贸quelo en la mesa. 隆No lo molestes!
  • Despu茅s de un tiempo, deber铆an aparecer cristales en el matraz.
  • Ahora puede colocar el matraz en un ba帽o de hielo para finalizar el proceso de cristalizaci贸n.
  • Ahora est谩 listo para filtrar la soluci贸n para aislar los cristales.
  • Retire el papel de filtro del embudo Buchner cuando haya terminado.
  • Despu茅s de que los cristales se hayan filtrado de la soluci贸n, col贸quelos en un reloj de vidrio.
  • Deje que el cristal termine de secarse en el reloj.
  • Para cristalizar un compuesto s贸lido impuro, agregue suficiente solvente caliente para disolverlo por completo.
  • El matraz contiene una soluci贸n caliente, en la cual las mol茅culas de soluto, tanto el compuesto deseado como las impurezas, se mueven libremente entre las mol茅culas de solvente caliente.
  • A medida que la soluci贸n se enfr铆a, el solvente ya no puede contener todas las mol茅culas de soluto, y comienzan a salir de la soluci贸n y formar cristales s贸lidos.
  • Durante este enfriamiento, cada mol茅cula de soluto se acerca a un cristal en crecimiento y descansa sobre la superficie del cristal. Si la geometr铆a de la mol茅cula se ajusta a la del cristal, ser谩 m谩s probable que permanezca en el cristal que volver a la soluci贸n.
  • Por lo tanto, cada cristal en crecimiento consta de un solo tipo de mol茅cula, el soluto. Una vez que la soluci贸n ha alcanzado la temperatura ambiente, se coloca cuidadosamente en un ba帽o de hielo para completar el proceso de cristalizaci贸n.
  • La soluci贸n enfriada se filtra luego para aislar los cristales puros y los cristales se enjuagan con disolvente enfriado.

Precio en Euros y D贸lares del Cristalizador de Laboratorio

  • Platos Cristalizadores Reutilizables De Vidrio De 60mm, Borosilicato:聽Precio: 7,23
  • Modo de uso: lave y seque los platos cristalizados y ponga el l铆quido madre en los platos cristalizados para cristalizar
  • Hecho de vidrio de borosilicato, buena resistencia al calor
  • Reutilizable y perfecto para almacenamiento y cristalizaci贸n.

Tipos de Cristalizador de Laboratorio

Existe una amplia variedad de equipos utilizados para llevar a cabo el proceso de cristalizaci贸n, llamados cristalizadores.

Dicho equipo se puede clasificar en cuatro tipos generales:

  • Cristalizadores de soluci贸n a granel. Los cristales se suspenden en soluci贸n durante un tiempo significativo mientras se produce la nucleaci贸n y el crecimiento.
  • Recipientes de recipientes. Las corrientes de alimentaci贸n que ingresan al recipiente generan altos niveles de sobresaturaci贸n (por reacci贸n qu铆mica, ahogamiento o salado), formando muy r谩pidamente grandes cantidades de peque帽os cristales.
  • Cristalizadores de fusi贸n que forman m煤ltiples cristales. El volumen (t铆picamente> 90%) de la soluci贸n o masa fundida forma cristales en suspensi贸n o en una superficie enfriada. Las impurezas permanecen en la peque帽a cantidad de licor madre no cristalizado.
  • Cristalizadores de fusi贸n que forman grandes cristales individuales de alta pureza. Los cristales se forman muy lentamente a partir de fundidos de alta pureza, produciendo cristales grandes, puros y sin defectos. Estos se usan t铆picamente para la fabricaci贸n de semiconductores.

Todos estos tipos de equipos tienen aspectos en com煤n:

  • Una regi贸n donde se genera la sobresaturaci贸n para impulsar la cristalizaci贸n.
  • Una regi贸n donde los cristales est谩n en contacto con una soluci贸n sobresaturada para el crecimiento de cristales.
  • En algunos casos, los cristales est谩n presentes en todo el vaso, suspendidos por alguna forma de agitaci贸n; En otros casos, los cristales ocupan solo una parte del vaso, t铆picamente como un lecho fluidizado.

Cristalizador de Vidrio

El cristalizador de vidrio es generalmente hecho de borosilicato este es un vidrio con alta resistencia t茅rmica y muy buena resistencia qu铆mica al agua, soluciones salinas, 谩cidos, bases y solventes org谩nicos.

Cristalizador Industrial

Los procesos de cristalizaci贸n industrial tienen como objetivo la producci贸n a gran escala de productos cristalinos mediante la formaci贸n de una suspensi贸n de part铆culas en crecimiento en una soluci贸n.聽La calidad del producto se define por el tipo de fase cristalina producida, la distribuci贸n del tama帽o del cristal, la morfolog铆a del cristal y la pureza del producto.

Estos aspectos de calidad del producto est谩n determinados por los subprocesos de cristalizaci贸n, de los cuales la nucleaci贸n y el crecimiento de los cristales son generalmente de mayor importancia.聽La fuerza impulsora de estos subprocesos generalmente se establece evaporando el solvente para aumentar la concentraci贸n o enfriando la soluci贸n para disminuir la solubilidad.

El reciente inter茅s de la investigaci贸n farmac茅utica en los procesos de cristalizaci贸n continua se ve reforzado por las afirmaciones de una mejor calidad del producto, el uso eficiente de los materiales y los recursos energ茅ticos, y la reducci贸n de la corriente de residuos.聽Las mejoras en la comprensi贸n de los aspectos fundamentales de la cristalizaci贸n han llevado a la soluci贸n exitosa de problemas encontrados en la pr谩ctica industrial.聽Una reducci贸n en la variabilidad del proceso y mejoras en la calidad del producto (forma del cristal, manejo del producto, rendimiento del procesamiento posterior, etc.).

Cristalizador de Qu铆mica

La cristalizaci贸n es una de las tecnolog铆as m谩s utilizadas en la industria qu铆mica, y la robustez del proceso gobierna la productividad y la econom铆a del proceso.聽En particular, los sectores farmac茅utico y alimentario est谩n utilizando la cristalizaci贸n para una separaci贸n, purificaci贸n y selecci贸n de forma s贸lida optimizadas.

Por ejemplo, la cristalizaci贸n es el m茅todo m谩s com煤n de formaci贸n de s贸lidos farmac茅uticos para el desarrollo de ingredientes farmac茅uticos activos (API).聽La optimizaci贸n de las propiedades de las part铆culas, como el tama帽o de part铆cula y la distribuci贸n de la forma, es primordial, ya que la forma f铆sica determina la calidad y la eficacia del medicamento.

Muchas drogas farmac茅uticas tienen perfiles fisioqu铆micos pobres, como la baja solubilidad en fluidos biol贸gicos.聽Se han realizado importantes esfuerzos de investigaci贸n y desarrollo para desarrollar un paisaje de forma s贸lida que cubra todas las estructuras s贸lidas posibles, incluidos polimorfos, solvatos, cocristales, sales y la fase amorfa para mejorar el desarrollo del ingrediente farmac茅utico activo (API).

驴 Qu茅 es la Cristalizaci贸n y Para Qu茅 se Utiliza ? Su Definici贸n

  • La cristalizaci贸n puede verse como una t茅cnica para obtener productos s贸lidos, donde el proceso de cristalizaci贸n debe controlarse cuidadosamente para cumplir con las demandas cada vez mayores del cliente sobre las propiedades de las part铆culas.
  • Como la distribuci贸n del tama帽o de las part铆culas, la forma del cristal, el grado de aglomeraci贸n, comportamiento de apelmazamiento y pureza.
  • Dado que las part铆culas tambi茅n deben separarse f谩cilmente de las aguas madres, se pueden formular demandas adicionales de capacidad de filtraci贸n y lavabilidad.
  • Debido a la estructura mayormente r铆gida de la fase s贸lida, la formaci贸n de part铆culas s贸lidas es un proceso bastante lento, y generalmente se necesitan vasos grandes para alcanzar una tasa de producci贸n aceptable.
  • Esta estructura r铆gida, por otro lado, impide la incorporaci贸n de sustancias extra帽as o mol茅culas de disolvente, y en solo una etapa de separaci贸n se obtiene un producto s贸lido puro.
  • La cristalizaci贸n se usa a menudo como un t茅rmino gen茅rico para la cristalizaci贸n por evaporaci贸n o enfriamiento, precipitaci贸n y cristalizaci贸n por fusi贸n.
  • Sin embargo, existen diferencias considerables entre los tres tipos de cristalizaci贸n en lo que respecta al m茅todo de procesamiento y el equipo correspondiente.
  • En la precipitaci贸n, el abandono de la fase s贸lida se logra mezclando dos corrientes de alimentaci贸n que son dos reactivos o un disolvente que contiene el soluto y un antidisolvente.
  • La hidrodin谩mica del proceso, por lo tanto, juega un papel predominante en la precipitaci贸n con respecto a las propiedades del producto obtenido.
  • En la cristalizaci贸n por fusi贸n, el potencial de cristalizaci贸n para producir un producto puro se utiliza principalmente, y la fase s贸lida se remolten para obtener el producto final.
  • Las aplicaciones son principalmente en la ultrapurificaci贸n de compuestos org谩nicos o para producir agua pura como t茅cnica de concentraci贸n.
  • Un material puede cristalizar de forma natural o artificial y r谩pidamente o en escalas de tiempo geol贸gicas.

Ejemplos de Cristalizaci贸n Natural

Formaci贸n de copo de nieve, Cristalizaci贸n de miel en un tarro, Formaci贸n de estalactitas y estalagmitas, Deposici贸n de cristales de piedras preciosas

Los ejemplos de cristalizaci贸n artificial incluyen: Cultivo de cristales de az煤car en una jarra Producci贸n de gemas sint茅ticas.

驴 Qui茅n Cre贸 la Cristalizaci贸n y en Que A帽o ?

Jabir bin Hayyan naci贸 en 721 d. C. en la ciudad persa de Tus. Obtuvo excelencia en los campos de Alquimia, Astronom铆a, F铆sica, Farmacia, Filosof铆a, Astrolog铆a y Geograf铆a.聽Se ha descubierto que reconoce los primeros trabajos de Plat贸n, S贸crates, Arist贸teles y Pit谩goras, as铆 como el conocimiento del destacado jurista musulm谩n Imam Jafar as-Sadiq sobre alquimia, qu铆mica, filosof铆a y astronom铆a.

Jabir bin Hayyan prepar贸 productos qu铆micos, descubri贸 muchos 谩cidos y prepar贸, as铆 como, mejor贸 muchos procesos qu铆micos.聽Hizo hincapi茅 en la importancia de experimentar la teor铆a de uno, y es por eso que vemos muchos inventos y descubrimientos realizados por 茅l. De hecho, 茅l fue quien introdujo t茅cnicas experimentales en el campo de la qu铆mica.

Descubri贸 procedimientos qu铆micos tan significativos como la cristalizaci贸n, fusi贸n, destilaci贸n, calcinaci贸n, reducci贸n, liquidaci贸n y sublimaci贸n. El te帽ido de tela y cuero, as铆 como la preparaci贸n de acero tambi茅n est谩n asociados con este gran cient铆fico isl谩mico.

Dio una descripci贸n detallada del 谩cido ac茅tico, 谩cido tart谩rico y 谩cido c铆trico. El descubrimiento de 谩cido clorh铆drico, 谩cido sulf煤rico y 谩cido n铆trico son algunas de las mayores contribuciones hechas por Jabir bin Hayyan.聽Combin贸 el 谩cido n铆trico con el 谩cido clorh铆drico e invent贸 otro 谩cido denominado hoy como 芦Aqua Regia禄. Este 煤ltimo es lo suficientemente fuerte como para disolver el oro.聽Su divisi贸n de la sustancia en tres clases diferentes funcion贸 como la base para la clasificaci贸n moderna de metales y no metales.

Para Qu茅 Sirve la Cristalizaci贸n

  • La cristalizaci贸n es el proceso de separaci贸n mediante el cual la transferencia de calor y masa elimina los s贸lidos de una soluci贸n en forma de estructuras cristalinas de alta pureza.
  • El proceso de dos partes de nucleaci贸n asociada y crecimiento de cristales depende de la velocidad relativa de cada paso para controlar el tama帽o y la poblaci贸n de los cristales.
  • Encontrado en una variedad de procesos y operaciones de gesti贸n de residuos, la cristalizaci贸n tambi茅n reduce la escorrent铆a de residuos l铆quidos, ya que el l铆quido restante, tambi茅n purificado, puede ser reciclado a trav茅s del sistema, liberado al medio ambiente o transferido a otra operaci贸n.
  • La cristalizaci贸n es un proceso dirigido por el tama帽o y las formas de las mol茅culas involucradas y sus propiedades qu铆micas.
  • Los cristales se pueden formar a partir de una sola especie de 谩tomo, diferentes especies de iones o incluso mol茅culas grandes como las prote铆nas.
  • Algunas mol茅culas grandes tienen m谩s dificultades para someterse al proceso de cristalizaci贸n, porque su qu铆mica interna no es muy sim茅trica o interact煤a consigo misma para evitar la cristalizaci贸n.
  • La unidad m谩s peque帽a de un cristal se llama celda unitaria.
  • Esta es la formaci贸n base de 谩tomos o mol茅culas sobre las cuales se pueden unir unidades adicionales. Puede pensar en esto como un bloque de construcci贸n para ni帽os, al que se pueden unir otros bloques.
  • La cristalizaci贸n procede como si estuviera uniendo estos bloques en todas las direcciones. Algunos materiales forman cristales de diferentes formas, lo que explica la gran variaci贸n en la forma, el tama帽o y el color de varios cristales.

El proceso de Cristalizaci贸n

  1. Deben ocurrir dos eventos para que ocurra la cristalizaci贸n. Primero, los 谩tomos o las mol茅culas se agrupan en la escala microsc贸pica en un proceso llamado nucleaci贸n.
  2. Si los grupos se vuelven estables y suficientemente grandes, puede producirse el crecimiento de cristales.
  3. Los 谩tomos y compuestos generalmente pueden formar m谩s de una estructura cristalina (polimorfismo). La disposici贸n de las part铆culas se determina durante la etapa de nucleaci贸n de la cristalizaci贸n.
  4. Esto puede estar influenciado por m煤ltiples factores, como la temperatura, la concentraci贸n de las part铆culas, la presi贸n y la pureza del material.
  5. En una soluci贸n en la fase de crecimiento de cristales, se establece un equilibrio en el que las part铆culas de soluto se disuelven nuevamente en la soluci贸n y precipitan como un s贸lido.
  6. Si la soluci贸n est谩 sobresaturada, esto impulsa la cristalizaci贸n porque el solvente no puede soportar la disoluci贸n continua.
  7. A veces, tener una soluci贸n sobresaturada es insuficiente para inducir la cristalizaci贸n. Puede ser necesario proporcionar un cristal semilla o una superficie rugosa para comenzar la nucleaci贸n y el crecimiento.

Ejemplos de M茅todos de Cristalizaci贸n

El proceso de cristalizaci贸n produce un cambio f铆sico en los objetos. Conduce a la formaci贸n de estructuras cristalinas.聽No es posible distinguir claramente entre procesos de cristalizaci贸n. Pero podemos identificar dos categor铆as de procesos de cristalizaci贸n, a saber, cristalizaci贸n por enfriamiento y cristalizaci贸n por evaporaci贸n.

Cristalizaci贸n de Enfriamiento: Muchas sustancias, cuando se disuelven en disolvente, forman cristales al enfriarse en condiciones favorables en este proceso. Sin embargo, este m茅todo no es muy com煤n y tiene muchas limitaciones.聽Por lo general, la sustancia se calienta y luego se deja enfriar en este m茅todo.

Cristalizaci贸n por evaporaci贸n es m谩s com煤n que la cristalizaci贸n de enfriamiento.聽La evaporaci贸n del agua de mar deja sal detr谩s. Los cristales puros de sustancia se depositan despu茅s de la evaporaci贸n de las soluciones. Pero este m茅todo requiere una alta concentraci贸n de la sustancia en la soluci贸n.聽Por lo tanto, su relaci贸n de masa soluto / solvente debe ser alta.

Experimentos simples para demostrar cristalizaci贸n:

Experimento 1

  • En primer lugar, tome un poco de agua en un vaso de precipitados. Agregue unas gotas de 谩cido sulf煤rico diluido (H2SO4).
  • Caliente la mezcla en un quemador. Agregue polvo de sulfato de cobre cuando comience a hervir.
  • Siga revolviendo la soluci贸n. Siga agregando polvo de sulfato de cobre a la soluci贸n hasta que sea soluble.
  • Ahora filtre la soluci贸n y permita que se enfr铆e.
  • Ver谩 cristales de sulfato de cobre suspendidos en la soluci贸n.

Experimento 2

  • Ponga 160 gramos de acetato de sodio en un matraz y agregue 30 ml de agua.
  • Caliente el matraz en un quemador o placa caliente hasta que comience a hervir.
  • Agite la soluci贸n a menos que los cristales de acetato de sodio se disuelvan.
  • Ahora retire el matraz del fuego y deje que se enfr铆e por un tiempo.
  • Finalmente, coloque uno o dos cristales de acetato de sodio en una superficie y vierta la soluci贸n encima.
  • Intente mantener constante el flujo de soluci贸n.
  • La soluci贸n se solidificar谩 y formar谩 una estructura vertical.

Cristalizaci贸n por Enfriamiento

La cristalizaci贸n por enfriamiento es atractiva cuando la solubilidad del producto aumenta significativamente con el aumento de la temperatura.聽En un proceso de cristalizaci贸n por enfriamiento, la alimentaci贸n se enfr铆a en un intercambiador de calor, que puede ubicarse dentro del cristalizador o en un circuito externo.

La pared del cristalizador se puede usar como intercambiador de calor interno, pero el intercambiador de calor tambi茅n se puede integrar en el cristalizador en forma de tubos o placas enfriados.聽La cristalizaci贸n puede tener lugar cuando el l铆quido se enfr铆a a una temperatura inferior a la solubilidad de equilibrio. La temperatura m谩s baja en el sistema est谩 en la superficie del intercambiador de calor.

Por lo tanto, el enfriamiento debe realizarse con cuidado para evitar la nucleaci贸n en la superficie fr铆a del intercambiador de calor, lo que provocar谩 incrustaciones.聽Por lo general, las medidas para prevenir este fen贸meno no deseado son reducir la diferencia de temperatura entre el refrigerante y la soluci贸n de cristalizaci贸n.

Aumentar la velocidad del l铆quido a lo largo de la superficie del intercambiador de calor para nivelar la diferencia de temperatura a lo largo del intercambiador de calor o usar un raspador para mantener la superficie del intercambiador de calor libre de s贸lidos.聽Los m茅todos alternativos de enfriamiento que no requieren un intercambiador de calor son el enfriamiento instant谩neo que implica la evaporaci贸n (parcial) del solvente o el enfriamiento directo mediante la inserci贸n de un gas o refrigerante fr铆o.

Cristalizaci贸n Fraccionada

Cristalizaci贸n fraccionada es un t茅rmino que se utiliza para describir un proceso en el que se utilizan pasos de cristalizaci贸n repetidos para aumentar la pureza del producto y / o aumentar el rendimiento del proceso.

Las aplicaciones se pueden encontrar en metal, refinaci贸n de metales, petr贸leo y gas, por ejemplo, desparafinado de aceite, alimentos, por ejemplo, fraccionamiento de aceite de palma y concentraci贸n de congelaci贸n y en industrias qu铆micas, por ejemplo, desengrasado con cera de parafina o ultra- purificaci贸n de productos qu铆micos.

En un proceso de cristalizaci贸n fraccionada, los cristales formados en la primera etapa se separan de las aguas madres con dispositivos como filtros, centrifugadoras o columnas de lavado y se vuelven a enrollar para usarse como alimentaci贸n en una segunda etapa de cristalizaci贸n.

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Imagen y Foto del Cristalizador

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Resumen / Summary
CRISTALIZADOR: Definici贸n, Funci贸n y Caracter铆sticas
T铆tulo / Article Name
CRISTALIZADOR: Definici贸n, Funci贸n y Caracter铆sticas
Descripci贸n / Description
El Cristalizador de Laboratorio: De Vidrios e Industrial. Historia y Origen. Sus Precios y Tipos Como el Utilizado en Qu铆mica
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