Práctica No.2: Cristalización y Sublimación.

Cristalización.

Operación de separación líquido-sólido en la cual se produce la transferencia de un soluto desde una disolución a una fase sólida cristalina del mismo, mediante un cambio en la temperatura o en la composición.

Se trata de una operación controlada simultáneamente por la transferencia de materia y la transmisión de calor.

El procedimiento más habitual es concentrar la disolución y después enfriarla en condiciones controladas. De este modo la concentración de soluto supera el valor de solubilidad a esa temperatura y a partir de la disolución sobresaturada se produce la formación de sus cristales. Si en una primera cristalización no se consigue la purificación completa, el proceso se puede repetir y hablaremos de recristalización.

Es una operación necesaria para todo producto químico que se presenta comercialmente en forma de polvos o cristales, ya sea el azúcar o sacarosa, la sal común o cloruro de sodio. En la cadena de operaciones unitarias de los procesos de fabricación se ubica después de la evaporación y antes de la operación de secado de los cristales y envasado.

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.

Para poder ser transferido a la fase sólida, es decir, cristalizar, un soluto cualquiera debe eliminar su calor latente o entalpía de fusión, por lo que el estado cristalino además de ser el mas puro, es el de menor nivel energético de los tres estados físicos de la materia, en el que las moléculas permanecen inmóviles unas respecto a otras, formando estructuras en el espacio, con la misma geometría, sin importar la dimensión del cristal.

Tipo de cristales

Un cristal puede ser definido como un sólido compuesto de átomos arreglados en orden, en un modelo del 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.

Importancia de la cristalización en la industria.

La cristalización es importante como proceso industrial por los diferentes materiales que son y pueden comercializados en forma de cristales. Su empleo tan difundido se debe probablemente a la gran pureza y la forma atractiva del producto químico sólido, que se puede obtener a partir de soluciones relativamente impuras en un solo paso de procesamiento. 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. Además 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. La mayor parte de las aplicaciones industriales de la operación incluyen la cristalización a partir de las soluciones. Sin embargo, la solidificación cristalina de los metales es básicamente un proceso de cristalización y se ha desarrollado gran cantidad de teoría en relación con la cristalización de los metales.

Aplicaciones:

• Cristalización de la sacarosa en la industria azucarera.
• Obtención de aspirina.
• Separación de ceras en la refinación de aceites.
• Purificación de productos en el refino del petróleo.

Sublimación.

Este es un proceso más que también es empleado en la separación de mezclas, en este se toman conceptos como presión de vapor y  volatilidad las cuales son indicadores de compuestos que pueden ser sublimados con mayor facilidad. La sublimación es un proceso en el que se aumenta la temperatura de una mezcla y esta  al contener algunos compuestos que son  muy volátiles igualan rápidamente la presión atmosférica y se convierten a estado gaseoso sin necesidad de pasar por el estado liquido y de esta manera dejar de tras los demás compuestos que no son volátiles, éstos pueden ser retenidos por una cubierta que tenga una temperatura baja y automáticamente se realiza un sublimación regresiva y obtenemos cristales de una sustancia claramente purificada.

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