PAG-KRISTAL: PROSESO, URI, HALIMBAWA, PAGHIHIWALAY - CHEMISTRY - 2025

Ang pagkikristal ay isang pisikal na proseso kung saan natural o artipisyal na isang kristal na solid, ibig sabihin, ang istraktura ay nabuo mula sa isang likido o gasolina. Ito ay naiiba mula sa pag-ulan sa katotohanan na ang huli ay bubuo nang walang mahigpit na kontrol ng mga parameter ng proseso, at din na maaari itong makagawa ng mga amorphous at gelatinous solids.

Ang layunin ng pagkikristal, dahil ang pangalan nito ay simple at malinaw na nagpapahiwatig, ay upang makabuo ng mga kristal. Ang mga ito ay hindi lamang nailalarawan sa pamamagitan ng pagiging maayos, ngunit din sa pamamagitan ng pagiging purong solido. Samakatuwid, sa synthesis ng mga solidong compound ay hinahangad na makakuha ng mataas na mga produkto ng kadalisayan, mga kristal na puro hangga't maaari.

Ang pagkikristal ng isang hypothetical purple na kulay na solute sa may tubig na solusyon. Pinagmulan: Gabriel Bolívar.

Ang imahe sa itaas ay nagpapakita ng isang pangkalahatang at hypothetical crystallization ng isang lila na solute sa may tubig na solusyon.

Tandaan na ang pulang bar ay kumikilos bilang isang thermometer. Kapag mataas ang temperatura, naglalaman ang solusyon ng natunaw na solute, na nananatiling natutunaw sa ilalim ng mga kondisyong ito. Gayunpaman, habang ang temperatura ay unti-unting bumababa, ang unang mga lilang kristal ay nagsisimulang lumitaw.

Habang ang temperatura ay patuloy na bumababa, ang mga kristal ay lalago sa laki upang makabuo ng matatag na mga lila na hexagon. Ang pagbabago ng kulay ng solusyon ay nagpapahiwatig na ang solitiko ay napunta mula sa natunaw na isama sa lumalaking kristal. Ang mas mabagal na pagkikristal, ang purer ang crystalline solid ay nakuha.

Mayroong iba pang mga variable na isinasaalang-alang sa prosesong ito: kung magkano ang solute ay natunaw sa tinukoy na solvent, sa anong temperatura ang solusyon ay dapat na pinainit, kung gaano katagal ang paglamig ay dapat tumagal, kung gaano kinakailangan ito upang mag-resort o hindi sa pangangasiwa ng sonik, bukod sa iba pa. mga aspeto.

Ang proseso ng pagkikristal, higit pa sa isang kumplikadong kababalaghan na nagsasangkot ng molekula at thermodynamic dinamika, ay isang sining na hinihiling ng patuloy na pag-aaral, mga pagsubok at mga pagkakamali, hanggang sa ito ay perpekto sa loob ng laboratoryo o sa industriya.

Proseso ng pagkikristal

Ang pagkikristal ay mahalagang binubuo ng dalawang proseso: ang paglaki ng nucleation at paglago ng kristal.

Ang parehong mga yugto ay palaging nagaganap sa panahon ng pagkikristal, ngunit kapag ang unang nangyayari nang mabilis, ang pangalawa ay bahagya ay walang oras upang makabuo. Samantala, kung ang nucleation ay mabagal, ang mga kristal ay magkakaroon ng mas maraming oras upang lumago, at samakatuwid, sila ay may posibilidad na maging mas malaki. Ang huli ay ang sitwasyon na ipinapalagay sa imahe na may mga lilang hexagon.

Nukleyarasyon

Ang mga kristal ay orihinal na sinasabing solido na may mga inayos na istruktura. Mula sa solusyon kung saan ang solute ay nagkalat sa kaguluhan, ang mga particle nito ay dapat na lumapit nang sapat upang ang kanilang mga pakikipag-ugnay, maging ionic o uri ng Van der Walls, payagan ang pag-areglo ng unang pangkat ng mga solitiko na particle: isang kumpol.

Ang kumpol na ito ay maaaring matunaw at muling mabuo nang maraming beses hangga't kinakailangan hanggang sa ito ay matatag at mala-kristal. Ang unang nucleus pagkatapos ay sinabi na lumitaw. Kung ang nucleus ay lilitaw sa wala kahit saan, iyon ay, mula sa napaka-homogeneity ng medium sa panahon ng paglamig nito, magiging isang homogenous na nucleation.

Sa kabilang banda, kung ang nasabing nucleus ay naganap salamat sa ibabaw na ibinigay ng isa pang hindi matutunaw na solidong butil, o sa mga kakulangan ng lalagyan, magkakaroon kami ng isang heterogenous na nucleation. Ang huli ay ang pinaka-malawak na ginagamit at kilala, lalo na kapag ang isang maliit na maliit na kristal, na nakuha dati, ng mga species na nais nating i-crystallize ay idinagdag sa solusyon.

Ang mga kristal ay hindi kailanman maaaring bumubuo sa manipis na hangin nang walang nasyonalidad.

Paglago ng Crystal

Marami pa ring natunaw na solute sa solusyon, ngunit ang konsentrasyon ng solute sa mga nuclei na ito ay mas mataas kaysa sa kanilang paligid. Ang nuclei ay kumikilos bilang suporta para sa higit na solitiko na mga particle upang mag-lodge at "magkasya" sa pagitan ng kanilang lumalagong mga istraktura. Sa ganitong paraan, ang kanilang mga geometry ay pinananatili at unti-unting lumalaki.

Halimbawa, ang unang nuclei sa imahe ay mga lila hexagon; ito ang iyong geometry. Tulad ng mga solitiko na partikulo ay isinasama, ang nuclei ay lumalaki sa matibay na hexagonal crystals, na magpapatuloy na lalago pa kung ang solusyon ay nalubog sa isang paliguan ng yelo.

Mga uri ng pagkikristal

Ang ipinaliwanag sa ngayon ay binubuo ng pagkikristal sa pamamagitan ng paglamig ng solvent.

Solvent na pag-alis ng pagkikristal

Ang iba pang mga uri ng pagkikristal ay batay sa pag-aalis ng solvent sa pamamagitan ng pagsingaw, kung saan hindi kinakailangan na gumamit ng napakaraming dami nito; iyon ay, sapat na upang mababad lamang ito nang may solute at painitin ito upang supersaturate ito at pagkatapos ay kaunti pa, pagkatapos ay iwanan ito sa pamamahinga, upang ang solute ay sa wakas ay nag-crystallize.

Solvent na karagdagan sa pagkikristal

Gayundin, mayroon kaming pagkikristal na sanhi ng pagdaragdag ng isang solvent sa pinaghalong kung saan ang solute ay hindi matutunaw (antisolvent). Samakatuwid, ang nucleation ay mapapaboran dahil may mga mobile at likidong rehiyon kung saan ang mga solitiko na partikulo ay mas puro kaysa sa mga kung saan ito ay napaka natutunaw.

Pag-kristal sa pamamagitan ng sonification

Sa kabilang banda, may pagkikristal sa pamamagitan ng sonification, kung saan bumubuo ang ultrasound at sinisira ang mga maliliit na bula na muling nagtataguyod ng nucleation, sa parehong oras na nakakatulong na ipamahagi ang mga sukat ng kristal nang pantay-pantay.

At sa wakas, mayroong pagkikristal mula sa pag-aalis ng singaw sa malamig na ibabaw; ibig sabihin, ang kabaligtaran na kababalaghan sa pagbagsak ng mga solido.

Paraan ng paghihiwalay sa pagkikristal

Ang pagkikristal ay isang kinakailangang pamamaraan sa pagkuha ng mga solido at paglilinis ng mga ito. Ito ay paulit-ulit sa synthesis ng mga organikong compound, at kumakatawan sa isa sa mga huling yugto upang masiguro ang kadalisayan at kalidad ng produkto.

Halimbawa ng pangulay

Ipagpalagay, halimbawa, ang mga kristal ng isang pangulay ay nakuha at na-filter na. Dahil ang pangulay na ito ay una na nakuha sa pag-ulan sa isang synthesis, ang solid nito ay nagpapakita ng hitsura ng pagiging amorphous, dahil maraming mga impurities na nasisipsip at na-trap sa pagitan ng mga molekular na kristal.

Samakatuwid, napagpasyahan na magpainit ng isang solvent kung saan ang pangulay ay bahagyang natutunaw, kaya na kapag idinagdag na ito ay madaling matunaw. Sa sandaling matunaw pagkatapos ng pagdaragdag ng isang maliit na higit pang kakayahang makabayad ng utang, ang solusyon ay pinaghiwalay mula sa pinagmulan ng init at kaliwa upang magpahinga. Habang bumababa ang temperatura, nagaganap ang nucleation.

Kaya, ang mga kristal na pangulay ay bubuo at lalabas na mas tinukoy (hindi kinakailangang mala-kristal sa mata). Ito ay sa tumpak na sandali na ang lalagyan (karaniwang isang erlenmeyer flask o isang beaker) ay nalubog sa isang paliguan ng yelo. Ang lamig ng paliguan na ito ay nagtatapos sa pabor sa paglago ng mga kristal sa itaas ng nucleation.

Ang mga kristal ng pangulay ay pagkatapos ay vacuum na na-filter, hugasan ng isang solvent na kung saan ito ay hindi matutunaw, at naiwan upang matuyo sa isang baso ng relo.

Temperatura ng pagkikristal

Ang temperatura kung saan nangyayari ang pagkikristal ay depende sa kung paano hindi malulutas ang solute sa daluyan ng solvent. Gayundin, nakasalalay ito sa kumukulo na punto ng kumukulo, dahil kung ang solute ay hindi pa natunaw sa temperatura ng kumukulo, ito ay dahil sa isa pang mas angkop na solvent ay dapat gamitin.

Halimbawa, ang mga solido na maaaring mag-crystallize sa may tubig na media ay gagawin ito habang binabawasan ng tubig ang temperatura nito (iyon ay, mula 100 hanggang 50 ºC), o habang ito ay nag-evaporate. Kung ang pagkikristal ay nangyayari sa pamamagitan ng pagsingaw, pagkatapos ay masasabing maganap sa temperatura ng silid.

Sa kabilang banda, ang pagkikristal ng mga metal o ilang ionic solids ay nagaganap sa napakataas na temperatura, dahil ang kanilang mga punto ng pagkatunaw ay napakataas, at ang tinunaw na likido ay maliwanag, kahit na ito ay pinalamig na sapat upang i-nucleate ang mga particle nito at palaguin ang iyong mga kristal.

Rate ng pagkikristal

Sa prinsipyo mayroong dalawang direktang paraan ng pagkontrol sa rate ng pagkikristal ng isang solid: sa pamamagitan ng antas ng supersaturation (o supersaturation), o sa pamamagitan ng biglaang mga pagbabago sa temperatura.

Degree ng supersaturation

Ang antas ng supersaturation ay nangangahulugan kung magkano ang labis na solute ay pinipilit na matunaw sa pamamagitan ng aplikasyon ng init. Samakatuwid, ang mas supersaturated na solusyon, ang mas mabilis na proseso ng nucleation, dahil mayroong isang mas malaking posibilidad na mabubuo ang nuclei.

Bagaman ang pag-crystallization ay pinabilis sa ganitong paraan, ang mga kristal na nakuha ay mas maliit kumpara sa mga nakuha na may mas mababang antas ng supersaturation; iyon ay, kapag ang kanilang paglaki ay pinapaboran at hindi ang nucleation.

Nagbabago ang temperatura

Kung ang temperatura ay bumaba nang masakit, ang nuclei ay hindi gaanong magkaroon ng oras upang lumago at, hindi lamang iyon, ngunit mapanatili din nila ang mas mataas na antas ng mga dumi. Ang resulta ay kahit na ang pagkikristal ay nangyayari nang mas mabilis kaysa sa mabagal na paglamig, ang kalidad, laki at kadalisayan ng mga kristal ay nagtatapos sa pagiging mas mababa.

Mabilis na pagkikristal dahil sa isang biglaang pagbagsak sa temperatura. Pinagmulan: Gabriel Bolívar.

Ang imahe sa itaas ay nagsisilbing kaibahan sa una. Ang mga dilaw na tuldok ay kumakatawan sa mga dumi, na dahil sa biglaang paglaki ng nuclei ay nakulong sa loob nila.

Ang mga impurities na ito ay nagpapahirap na isama ang higit pang mga lilang hexagon, na nagreresulta sa maraming maliit, mga dumi ng mga kristal sa dulo, sa halip na malaki, purong mga.

Aplikasyon

Ang pagkikristal ng sorbetes ay isa sa pinakamahalagang aspeto sa panahon ng paggawa ng industriya o artisan. Pinagmulan: Pixabay.

Ang pagkikristal, pati na rin ang recrystallization, ay mahalaga sa pagkuha ng mataas na kalidad, purong solido. Para sa industriya ng parmasyutiko ito ay totoo lalo na dahil ang kanilang mga produkto ay dapat na puro hangga't maaari, tulad ng mga preservatives na ginamit sa industriya ng pagkain.

Gayundin, ang nanotechnology ay lubos na nakasalalay sa prosesong ito upang maaari nilang synthesize ang nanoparticles o nanocrystals, sa halip na matatag na kristal na solids.

Ang isa sa mga pang-araw-araw na halimbawa kung saan ang pagkikristal ay may malaking pakikilahok ay sa paggawa ng sorbetes. Kung hindi ka maingat sa tubig, nag-crystallize ito sa isang hiwalay na yugto (yelo) mula sa nilalaman ng lipid nito, kaya nakakaapekto sa texture at lasa nito; Sa madaling salita, ito ay magiging katulad ng isang ahit na ice cream o ice cream.

Samakatuwid, ang mga kristal ng yelo ay dapat na maliit hangga't maaari, upang ang sorbetes ay makinis sa panlasa at hawakan. Kapag ang mga kristal na yelo na ito ay medyo malaki, maaari silang makita nang magaan dahil binibigyan nila ng ice cream ang ibabaw ng sorbetes.

Mga halimbawa ng pagkikristal

Sa wakas, ang pagbanggit ay gagawin ng ilang mga karaniwang halimbawa ng pagkikristal, parehong natural at artipisyal:

Mga snowflake

Ang mga snowflake ay nabuo sa pamamagitan ng isang natural na proseso ng crystallization. Ito ay kilala na ang bawat snow crystal ay natatangi. Ito ay dahil sa mga kondisyon na nangyayari sa ikalawang yugto ng pagkikristal (paglaki).

Ang iba't ibang mga geometriko na hugis na naroroon ng mga kristal ng snow ay dahil sa mga kondisyon na dapat nilang harapin sa paglago ng kristal.

Asin

Ang asin ay ang pinakakaraniwang halimbawa ng pagkikristal. Maaari itong mabuo kapwa natural (tulad ng dagat asin) at artipisyal (tulad ng kaso sa talahanayan ng asin).

Asukal

Pagkatapos ng asin, ang asukal ay isa sa mga pinaka-karaniwang kristal. Ito ay nabuo sa pamamagitan ng isang serye ng mga kumplikadong proseso ng pang-industriya kung saan ang katas ng asukal ay nakuha at sumailalim sa isang artipisyal na proseso ng pagkikristal.

Diamond

Ang diamante ay isang batong pang-bato na nabuo mula sa pagkikristal ng purong carbon. Ito ang pinakamahirap na materyal na kilala sa planeta. Ang pagbuo nito ay maaaring natural, tulad ng kaso sa mga diamante na natagpuan sa mga deposito ng pagmimina, o gawa ng tao.

Ruby

Si Ruby ay isang mapula-pula na kristal na nabuo mula sa pagkikristal ng aluminyo oxide (coridon).

Stalagmites

Ang mga stalagmit ay mga istruktura na maaaring matagpuan sa mga yungib, partikular sa mga lupa (lumalagong itinuro paitaas). Ang mga ito ay binubuo ng mga calcium calcium at nabuo mula sa pagkikristal ng mga asing-gamot ng kaltsyum na natagpuan sa tubig na bumagsak mula sa mga kisame ng mga kuweba.

Stalactites

Ang mga stalactites, tulad ng mga stalagmit, ay gawa sa calcium at matatagpuan sa mga yungib. Magkaiba sila sa huli dahil nag-hang sila mula sa mga kisame. Ang mga ito ay nabuo sa pamamagitan ng pagkikristal ng mga asing-gamot na kaltsyum na naroroon sa tubig na pumapasok sa mga yungib.

Quartz

Ang kuwarts ay isang hiyas na nabuo mula sa pagkikristal ng silicic anhydride. Ito ay isa sa mga pinaka-masaganang mineral sa mga bato at ang kulay ay variable.

Peridot

Tinatawag din na olivine, ang batong ito ay nabuo salamat sa pagkikristal ng bakal at magnesiyo. Ito ay berde sa kulay at karaniwang hugis-brilyante.

Silicates

Ang mga silicates ay mga materyales na nilikha ng crystallization ng silica at iba pang mga elemento (iron, aluminyo, calcium, magnesium). Naroroon sila sa lahat ng mga bato.

Mga Candies

Ang mga Candies ay ginawa gamit ang mga kristal na asukal, kaya masasabi na ang dalawang proseso ng pagkikristal ay namamagitan: ang una para sa pagbuo ng asukal at pangalawa para sa pagbuo ng mga molasses.

Malas na sorbetes

Ang creamy ice cream ay naglalaman ng isang serye ng mga kristal na nagbibigay sa pangwakas na makinis na texture. Kabilang sa mga kristal na naglalaman ng mag-atas na sorbetes, mga lipid na kristal (nabuo mula sa taba) at mga kristal ng yelo. Dapat pansinin na ang ilang mga ice cream ay naglalaman din ng mga lactose crystal.

Sa kahulugan na ito, ang ice cream ay nakuha sa pamamagitan ng iba't ibang mga proseso ng artipisyal na crystallization (isa para sa mga lipid, isa para sa yelo at isa para sa lactose).

Ang iba pa

-Preparasyon ng mga kristal na asukal sa paligid ng isang thread o lubid at isang supersaturated na matamis na solusyon

-Pagsimula ng mga kristal na asukal mula sa mga honey na idineposito sa ilalim ng kanilang mga garapon

-Ang paglaki ng mga bato ng bato, na binubuo ng kakanyahan ng mga kristal na calcium oxalate

-Ang pagkikristal ng mga mineral, kabilang ang mga hiyas at diamante, sa mga nakaraang taon, na ang mga hugis at gilid ay isang salamin ng kanilang maayos na panloob na istruktura

-Deposisyon ng mga mainit na singaw ng metal sa malamig na mga bar bilang sumusuporta sa paglaki ng kanilang mga kristal.

Mga Sanggunian

1. Araw, R., & Underwood, A. (1989). Chemical Analytical Chemistry. (ikalimang ed.). PEARSON Prentice Hall.
2. Wikipedia. (2019). Pag-kristal. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (May 23, 2019). Kahulugan ng Pag-kristal. Nabawi mula sa: thoughtco.com
4. Pamantasan ng Colorado. (sf). Pag-kristal. Kemikal na Organiko. Nabawi mula sa: orgchemboulder.com
5. Syrris. (2019). Ano ang crystallization? Nabawi mula sa: syrris.com