referat_purificarea substanţelor

of 14 /14
Chimie – anul I. Referat nr. 1. Purificarea substanţelor 1. Cristalizarea Purificarea prin cristalizare se bazează pe proprietatea cristalelor de a nu include substanţe străine, în momentul formării lor. Astfel gheaţa care se formează la solidificarea parţială prin răcire a apei sărate (de ex. a apei de mare) sau a unei soluţii diluate de alcool (cum este vinul) este apă solidă curată. La dizolvarea unei subsanţe impure într-un solvent, sau la topirea unei asemenea substanţe, impurităţile fie nu se dizolvă sau nu se topesc (aşa că pot fi îndepărtate prin filtrare sau decantare), fie rămân în soluţia (lichidul mumă) sau în topitura reziduală, după depunerea cristalelor substanţei purificate. Separarea cristalelor substanţei, de lichidele reziduale, se face prin filtrare sau decantare. CRISTALIZAREA este operaţia prin care dintr-un sistem omogen (soluţie sau topitură) se separă, sub formă de cristale, unul sau mai mulţi componenţi. Scopul cristalizării: purificarea unei substanţe prin dizolvări şi cristalizări repetate; recuperarea unui component dintr-o soluţie; obţinerea unui produs într-o formă comercializabilă (îndeplinind condiţiile impuse asupra formei, aspectului şi mărimii cristalelor). Condiţia necesară cristalizării: soluţia să fie suprasaturată. Gradul de suprasaturare reprezintă raportul dintre concentraţia reală a solutului şi concentraţia sa de saturaţie. Solubilitatea depinde de temperatură. o Procesul de cristalizare cuprinde doua etape: Formarea germenilor (centrelor de cristalizare) = NUCLEATIA; Cresterea cristalelor. Cinetica procesului de cristalizare 1 – curba de solubilitate; Pag 1 6/8/2022

Author: anna-agoston

Post on 24-Jun-2015

1.510 views

Category:

Documents


14 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

Chimie anul I.

Referat nr. 1.

Purificarea substanelorCristalizareaPurificarea prin cristalizare se bazeaz pe proprietatea cristalelor de a nu include substane strine, n momentul formrii lor. Astfel gheaa care se formeaz la solidificarea parial prin rcire a apei srate (de ex. a apei de mare) sau a unei soluii diluate de alcool (cum este vinul) este ap solid curat. La dizolvarea unei subsane impure ntr-un solvent, sau la topirea unei asemenea substane, impuritile fie nu se dizolv sau nu se topesc (aa c pot fi ndeprtate prin filtrare sau decantare), fie rmn n soluia (lichidul mum) sau n topitura rezidual, dup depunerea cristalelor substanei purificate. Separarea cristalelor substanei, de lichidele reziduale, se face prin filtrare sau decantare. CRISTALIZAREA este operaia prin care dintr-un sistem omogen (soluie sau topitur) se separ, sub form de cristale, unul sau mai muli componeni. Scopul cristalizrii: purificarea unei substane prin dizolvri i cristalizri repetate; recuperarea unui component dintr-o soluie; obinerea unui produs ntr-o form comercializabil (ndeplinind condiiile impuse asupra formei, aspectului i mrimii cristalelor). Condiia necesar cristalizrii: soluia s fie suprasaturat. Gradul de suprasaturare reprezint raportul dintre concentraia real a solutului i concentraia sa de saturaie. Solubilitatea depinde de temperatur. o Procesul de cristalizare cuprinde doua etape: Formarea germenilor (centrelor de cristalizare) = NUCLEATIA; Cresterea cristalelor. Cinetica procesului de cristalizare 1 curba de solubilitate; 2 curba de suprasaturatie; Declansarea cristalizarii: o Inoculare de cristale; o Formarea spontana de centre de cristalizare; o Fragmentarea cristalelor existente prin lovire sau agitare; o Actiunea indusa a cristalelor existente; o Suprasaturari locale (in apropierea peretilor raciti) Cinetica procesului de cristalizare

o o o

Numarul centrelor de cristalizare influenteaza FORMA si MARIMEA cristalelor.

Numar mare de centre: cristale multe, cu fete subdezvoltate, dimensiuni microscopice, sub forma de placi sau ace. Numar mic de centre: cristale mari, cu fete bine dezvoltate, usor filtrabile. Cresterea cristalelor

Pag 1

10/5/2010

Chimie anul I. o Reprezinta efectul a doua fenomene diferite, care decurg simultan: Transferul de masa (difuzional si convectiv) din solutie catre fata cristalelor: Depunerea din solutie a fazei solide pe cristal: Metode de cristalizare o Cristalizare IZOTERMA (prin evaporarea solventului);

Referat nr. 1.

o o o o

Cristalizare IZOHIDRICA (prin racirea solutiei); Cristalizarea prin SALEFIERE; Cristalizarea prin REACTII CHIMICE (prin precipitare); Cristalizarea FRACTIONATA:

Prin recristalizare simpla; Prin recristalizare repetata; Prin recristalizare cu contact multiplu in contracurent Cristalizatoare o Clasificare:

Dupa modul de functionare: In sarje (discontinuu); Continuu; Dupa modul in care se obtine suprasaturarea solutiei: Prin racire; Prin vaporizarea solventului; Dupa prezenta sau absenta elementelor mobile (agitatoare, raclete);

o CRISTALIZARE Prin racire: In contact cu atmosfera; Cu un agent purtator de caldura; Prin vaporizare (aproximativ izoterma) cu incalzire indirecta Prin vaporizare (adiabatica), cu racire Vaporizatoare - cristalizatoare o Se folosesc evaporatoare cu tevi largi, cu camere de separare a cristalelor

o

Vezi - EVAPORATOARE Cristalizator Swenson cu circulatie fortata

Pag 2

10/5/2010

Chimie anul I.

Referat nr. 1.

Cristalizatoare cu racire si agitare o Avantaje: Uniformizare a temperaturii; Crestere nestanjenita a cristalelor mentinute in suspensie prin agitare; Obtinerea unui produs format din cristale mici si uniforme; Controlul cristalizarii prin reglarea vitezei de racire; o Dezavantaj: Depunerea cristalelor pe serpentina ingreuiaza racirea.

Pag 3

10/5/2010

Chimie anul I.

Referat nr. 1.

Cristalizatoare cu racire si agitare

Cristalizatoare basculante o Functionare continua; o Solutia se deplaseaz in zig-zag datorita sicanelor din jgheab; o Productivitate mica: 3-4 t/24 h pt. L = 15 m; o Se pot varia conditiile de lucru: forma jgheabului, frecventa si amplitudinea balansarilor, intensitatea racirii.

Pag 4

10/5/2010

Chimie anul I.

Referat nr. 1.

Cristalizator cu agitator elicoidal o Agitarea lenta, favorabila obtinerii cristalelor uniforme se datoreaza agitatorului elicoidal (2 rpm)

Cristalizator tubular rotativ

Pag 5

10/5/2010

Chimie anul I.

Referat nr. 1.

Cristalizator tubular rotativ 1 tambur rotativ; 2 manta de racire; 3 bride; 4 bandaje; 5 role de reazem; 6 role de sustinere; 7 coroana dintata; 8 racord alimentare solutie fierbinte; 9 dispozitiv distributie apa de racire; 10 racord iesire apa.

Cristalizator tubular rotativ

Pag 6

10/5/2010

Chimie anul I.

Referat nr. 1.

o o

Productivitatea: dimensiunile utilajului; Natura substantei care cristalizeaza; Dezavantaje:

Depunerea cristalelor pe suprafetele interioare (se micsoreaza transferul); Se instaleaza un lant fixat la un capat in partea superioara care prin lovire indeparteaza crustele formate Cristalizatorul conic (Howard)

Cristalizatoare la vid

o o

Se bazeaza pe fenomenul de autoevaporare a solventului din solutie la scaderea presiunii (deci si a temperaturii de fierbere); Autoevaporarea (endoterma) provoaca suplimentar racirea solutiei, producand suprasaturarea si cristalizarea. Cristalizatoare la vid CRISTALIZATOR CONTINUU: 1 recipient cilindric orizontal; 2 agitator lent, cu raclete; 3 palete pt. evacuarea cristalelor; 4 dom; 5 racord pompa de vid.

Pag 7

10/5/2010

Chimie anul I.

Referat nr. 1.

Cristalizatoare la vid CRISTALIZATOR DISCONTINUU: 1 vas cu agitare; 2 racord alimentare sol. fierbinte; 3 racord spre condensator; 4 racord golire suspensie.

Cristalizatoare cu strat fluidizat

Pag 8

10/5/2010

Chimie anul I.

Referat nr. 1.

o o o

Trecerea solutiei suprasaturate printr-un strat de cristale in stare fluidizata; Cristalele cresc si se sorteaza dupa dimensiuni pe inaltimea stratului; Se obtin cristale independente, cu colturi si muchii rotunjite.

CRISTALIZAREAScopul lucrarii: -purificarea unui produs prin precipitare. Principiul metodei: -obtinerea produsului solid pur prin separare de impuritati in faza de fluid si recristalizarea lui la temperatura constanta. Aparatura si reactivi: -aparatura: pahar Berzelius;palnie;stativ;bagheta;clema;carbune;sticla de ceas;pahare Erlenmayer;inel;balanta analitica;mojar cu pistil. -reactivi: apa distilata;acid oxalic;hartie de filtru. Mod de lucru: -se cantareste proba de acid benzoic (2g) cu concentratia C%; -se mojareaza proba; -se dizolva proba in apa distilata fierbinte; -se adauga carbune decolorant in sol. fierbinte; -se filtreaza sol. fierbinte; -se concentreaza prin incalzire sol. obtinuta; -se adauga cristale de acid benzoic pentru insamantare; -se asteapta terminarea cristalizarii si maturarea cristalelor; -se filtreaza cristalele; -se spala de 7-8 ori cristalele cu apa distilata rece; -se usuca cristalele; -se cantareste cantitatea de cristale purificate. Mod de calcul: =100(m:m0XC%/:100)=1,79:2X99,5=100X0,8905=89,05 m0=2g acid benzoic m=1,79g C%=99,5%

Pag 9

10/5/2010

Chimie anul I. Norme de P.M si P.S.I: -echipament de protectie (halat,carpa de laborator); -eticheta sticlei cu substanta se tine in palma; -substantele nu se trag cu gura; -accesul persoanelor straine in laborator este interzisa; -nu se bea sin u se mananca in laborator.

Referat nr. 1.

Tehnica topirii zonale

Topirea zonara o Sistemul este initial solid, sub forma de bara; o In zona de topire impuritatile se concentreaza in topitura inca nesolidificata care avanseaza spre capatul barei; o Pentru purificari inaintate procesul se poate repeta; o Viteza de inaintare a topiturii: 10 200 mm/h.

DistilareaSepararea prin distilare se bazeaz pe diferenele dintre presiunile de vapori ale lichidelor ce compun un amestc. Substanele ale cror presiuni de vapori sunt mai mari, fierb la temperaturi mai joase. O coloan de distilareEste operatia de separare i purificare cel mai des utilizat n practica de laborator. Distilarea consta in transformarea unei substante lichide n vapori i apoi coudensarea acestor vapori cu ajutorul unui dispozitiv de rcire (refrigerent)

Pag 10

10/5/2010

Chimie anul I.potrivit. Separarea i purificarea lichidelor prin distilare se bazeaz pe diferenta de volatiliate a diferitelor lichide dintrun amestec i pe faptul ca in timpul distilarii unei substante pure, temperatura de distilare ramane constanta, dac presiunea nu variaz. Eficacitatea unei distilari depinde de o serie de factori care pot fi: diferenta presiunii vaporilor componentelor amestecului lichid, volumul probei de distilare, aparatul folosit, precum si posibilitatea de formare a unor amestecuri azeotrope. La distilarea unui amestec de lichide cu diferite vaporii de deasupra lor sunt mai bogati in componenta mai volatil, fapt pentru care printro distilare oinuita, simpla, nu se poate ajunge la o separare conplet a dou sau mai multe componente volatile. Aceasta problem se poate rezolva numai printro diatilare fractionata. Distilarea simpla Distilarea simpl se utilizeaza in cazul in care practic contin o singura componenta volatila care trebuie pacestuia cu o substanta nevolatila. In timpul distilarii unei substante ce contine mici cantitati de impuritati lichide, la inceput temperatura de distilare creste mai rapid sau mai incet din cauza distilarii impuritatilor mai volatile), pana ce atinge un punct la care se mentine constanta si unde trece majoritatea substantei pure. Apoi se observa din nou o crestere a temperaturii, ceea ce indica faptul ca distilarea componentei principale sa terminat, urmand distilarea impuritatilor cu puncte de fierbere mai ridicate (mai putin volatile). Aparatura utilizata pentru distilarea simpla se compune din: 1 sursa de incalzire, care se alege in functie de temperatura de fierbere a lichidului 2 balonul Wurtz, prevazut cu un termometru, al carui rezervor de mercur trebuie sa fie cu aproximativ 0.5 cm mai jos decat nivelul tubului laterar al balonului. In locul balonului Wurtz se poate folosi orice balon cu fundul rotund la care se adapteaza diferite dispozitive de distilare; 3 sistemul de racire pentru condensarea vaporilor, care se alege in functie de temperatura vaporilor. Astfel pentru lichide cu punct de fierbere pana la 130C se foloseste un refrigerent cu apa descendent, iar pentru lichidele cu punct de fierbere peste 140C se foloseste un refrigerent cu aer descendent.

Referat nr. 1.

BibliografieC.D. Neniescu: Chimie General, p. I-a Introducere, structura substanelor, Ed. Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1979.

Aliajele prezint o importan practic mai mare dect a metalelor pure deoarece au proprieti mbuntite n comparaie cu cele ale metalului de baz (n practic rare sunt metalele utilizate n stare pur ).ALIAJE- substane solide Metalele prezint proprietatea de a forma soluii solide , numite aliaje. Aliajele se obin : - Prin topirea amestecului celor dou sau mai multe metale ; - Prin adugarea unuia dintre componenii la topirea celuilalt (de regul n procesul tehnologic de obinere a topiturii metalului care se gsete n cantitatea mai mare ) i rcirea topiturii. Denumirea de soluii solide este ndreptit : - totdeauna , ntr-un aliaj , unul dintre componente se gsete n cantitate preponderent (se vorbete despre aliajul metalului X cu alte elemente) ; - aliajele sunt sisteme omogene ntocmai ca soluiile lichide. Sunt unele cazuri , cnd dou metale sunt perfect solubile n topitur (topitura este omogen ), dar solidul , obinut prin rcirea topiturii , nu mai prezint omogenitate : nu mai este o soluie solid. Prin rcirea unor astfel de topituri se separ veritabili compui chimici ntre metale , aa numiii compui

Pag 11

10/5/2010

Chimie anul I.

Referat nr. 1.

intermediari. Aliajele prezint o importan practic mai mare dect a metalelor pure deoarece au proprieti mbuntite n comparaie cu cele ale metalului de baz (n practic rare sunt metalele utilizate n stare pur ). Astfel , n general , temperatura de topire a aliajului este mai joas dect a componentului cu cel mai cobort punct de topire , duritatea i rezistena mecanic i chimic mai mari. Aliajele speciale constituie cele ale mercurului cu metale , numite amalgame.Amalgamele se obin prin : - adugarea mercurului la metalul topit (la metalele alcaline) ; - reacii de schimb dublu cu amalgamul de sodiu. Amalgamul de sodiu se formeaz la electroliza soluiei de clorur de sodiu cu catod de mercur. Aliajele au o larg i foarte divers utilizare n tehnic. Iat cteva din utilizrile unor aliaje care demonstreaz importana lor deosebit pentru

tehnic.

eutecticEUTCTIC, -, eutectici, -ce, adj. (Despre amestecuri chimice) Care se topete sau se solidific la o temperatur constant, inferioar punctului de topire a fiecruia dintre constitueni. [Pr.: e-u-] Din fr. eutectique. EUTCTIC, - adj., s. n. (amestec chimic) care se topete sau se solidific la o temperatur constant, inferioar punctului de topire a fiecruia din constitueni. (< fr. eutectique) eutctic adj. m. (sil. e-u-), pl. eutctici; f. sg. eutctic, pl. eutctice EUTCTIC s.n. Amestec de doi sau mai muli componeni n astfel de proporii, nct s se topeasc sau s se solidifice la o temperatur constant inferioar punctului de topire a fiecruia din constitueni. [< fr. eutectique].

Pag 12

10/5/2010