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CRISTALIZACION
CRISTALIZACIONProceso físico por medio del cual esposible separar un componente de unamezcla, transformando y desarrolland...
La cristalización es una operaciónnecesaria para la producción de productosquímicos que se presentan principalmenteen form...
Dentro de la cadena de las operacionesunitarias de los procesos de fabricación,esta se ubica después de la evaporación yan...
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     Cambio de solvente (Polaridad)Preparando una disolución concentrada de unasustancia en un buen disolvente y añadiend...
    SublimaciónLos vapores formados condensan en zonasmás frías ofrecidas, pasando habitualmentedirectamente del estado g...
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Toda sal o compuesto químico disuelto enalgún solvente en fase liquida puede serprecipitado por cristalización bajo cierta...
Para poder ser transferido a la fase sólida, esdecir, cristalizar un soluto cualquiera debeeliminar su calor latente o ent...
Tipo de cristalesUn cristal puede ser definido como un sólidocompuesto de átomos arreglados en orden, en unmodelo de tipo ...
La forma geométrica de los cristales es una de lascaracterísticas de cada sal pura o compuestoquímico, por lo que la cienc...
Importancia de la cristalización en la                industria Es    importante como proceso industrial por losdiferente...
   Además se puede realizar a temperaturasrelativamente bajas y a una escala que varía desde unoscuantos gramos hasta mil...
La cristalización consiste en la formación de partículassólidas en el seno de una fase homogénea.• Los cristales son la fo...
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SobresaturaciónLa cristalización a partir de una solución es un ejemplode la creación de una nueva fase dentro de unamezcl...
Para generar la sobresaturación se pueden utilizartres métodos distintos:La    solubilidad del soluto aumenta con latempe...
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Equilibrio y rendimientosEn muchos procesos industriales de cristalización loscristales y las aguas madres permanecen enco...
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Solubilidad de equilibrio en la                   cristalizaciónEl equilibrio en la cristalización de cualquier sistemapue...
Las curvas de saturación y sobresaturación dividen elcampo de concentración-temperatura en tres zonas:   La región insatu...
CristalizadoresLos cristalizadores son equipos que pueden operar deforma continua o por cargas, para llevar a cabo elproce...
1. Sobresaturación producida por enfriamiento sin   evaporación      apreciable,  por    ejemplo,   cristalizadores de tan...
Cristalizadores de suspensión mezclada y de       retiro de productos combinadosEste tipo de equipo, llamado a veces crist...
Cristalizador de enfriamiento superficialPara algunos materiales, como el clorato de potasio, esposible utilizar un interc...
Cristalizador de evaporación de circulación                  forzada
Cristalizador evaporador de desviador y tubo de                extracción (DTB).
Cristalizador de tubo de extracción (DT).
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  1. 1. CRISTALIZACION
  2. 2. CRISTALIZACIONProceso físico por medio del cual esposible separar un componente de unamezcla, transformando y desarrollando unsólido cristalino.Los sólidos cristalinos o cristales sepueden obtenerse a partir de un gas, unlíquido o una disolución.
  3. 3. La cristalización es una operaciónnecesaria para la producción de productosquímicos que se presentan principalmenteen forma de polvos o cristales.También es una técnica, empleadafrecuentemente para la identificación,purificación y separación de substanciassólidas.
  4. 4. Dentro de la cadena de las operacionesunitarias de los procesos de fabricación,esta se ubica después de la evaporación yantes de la operación de secado (de loscristales) y envasado de un producto.Para la obtención de los sólidos cristalinos,se han desarrollado varias técnicas como :
  5. 5.  Enfriar una disolución concentrada (Solubilidad).La mayoría de los sólidos es más soluble atemperaturas altas que a temperaturas bajas.Preparando una disolución concentrada a altastemperaturas y enfriándola posteriormente sepuede conseguir que cristalice esencialmente elcompuesto principal enriqueciéndose las aguasmadre de las impurezas presentes en la mezclainicial al no alcanzar su límite de solubilidad(Sobresaturación).
  6. 6.  Cambio de solvente (Polaridad)Preparando una disolución concentrada de unasustancia en un buen disolvente y añadiendo undisolvente peor que es miscible con el primero elcomponente principal del sólido disuelto empiezaa precipitar, enriqueciendose relativamente lasaguas madres en las impurezas. Por ejemplo,puede separarse ácido benzoico de unadisolución de éste en acetona por agregado deagua
  7. 7.  SublimaciónLos vapores formados condensan en zonasmás frías ofrecidas, pasando habitualmentedirectamente del estado gaseoso al sólido,(resublimación), dejando atrás las posiblesimpurezas. De esta manera se pueden obtenerpor ejemplo sólidos puros de cafeína, azufreelemental, ácido salicílico, iodo, etc.
  8. 8.  Evaporación del disolventeEvaporando el disolvente se consigueigualmente que empiecen a cristalizar lossólidos disueltos cuando se alcanza el límitede su solubilidad (Sobresaturación). Enfriando un sólido fundidoPara limpiar un sólido cristalino este esfundido. Del líquido obtenido se cristaliza enprimer lugar el sólido puro, enriqueciéndosela fase líquida de impurezas
  9. 9. Toda sal o compuesto químico disuelto enalgún solvente en fase liquida puede serprecipitado por cristalización bajo ciertascondiciones de concentración y temperaturaque el químico debe establecer dependiendode las características y propiedades de lasolución, principalmente la solubilidad oconcentración de saturación, la viscosidad dela solución, etc.
  10. 10. Para poder ser transferido a la fase sólida, esdecir, cristalizar un soluto cualquiera debeeliminar su calor latente o entalpía de fusión(energías de enlace), por lo que el estadocristalino además de ser el mas puro, es el demenor nivel energético de los tres estadosfísicos de la materia, en el que las moléculaspermanecen inmóviles unas respecto a otras,formando estructuras en el espacio, con lamisma geometría, sin importar la dimensióndel cristal.
  11. 11. Tipo de cristalesUn cristal puede ser definido como un sólidocompuesto de átomos arreglados en orden, en unmodelo de tipo repetitivo.La distancia interatómica en un cristal de cualquiermaterial definido es constante y es unacaracterística del material. Debido a que el patróno arreglo de los átomos es repetido en todasdirecciones, existen restricciones definidas en eltipo de simetría que el cristal posee.
  12. 12. La forma geométrica de los cristales es una de lascaracterísticas de cada sal pura o compuestoquímico, por lo que la ciencia que estudia loscristales en general, la cristalografía, los haclasificado en siete sistemas universales decristalización: Sistema Cúbico Sistema Tetragonal Sistema Ortorrómbico Sistema Monoclínico Sistema Triclínico Sistema Hexagonal Sistema Romboédrico
  13. 13. Importancia de la cristalización en la industria Es importante como proceso industrial por losdiferentes materiales que pueden sercomercializados en forma de cristales.Su empleo tan difundido se debe a la gran purezay la forma atractiva del producto sólido, que sepuede obtener a partir de soluciones relativamenteimpuras en un solo paso de procesamiento.En términos de requerimientos de energía, lacristalización requiere mucho menos para laseparación que lo que requiere la destilación y otrosmétodos de purificación utilizados comúnmente.
  14. 14.  Además se puede realizar a temperaturasrelativamente bajas y a una escala que varía desde unoscuantos 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 laoperación incluyen la cristalización a partir de soluciones.Sin embargo, la solidificación cristalina de los metales esbásicamente un proceso de cristalización y se hadesarrollado gran cantidad de teoría en relación con lacristalización de los metales.
  15. 15. La cristalización consiste en la formación de partículassólidas en el seno de una fase homogénea.• Los cristales son la forma más pura de la materia• Cuando cristaliza solamente un solo compuestoquímico, los cristales son 100% puros.• Además de su forma geométrica, los cristales soncaracterizados por su densidad, su índice derefracción, color y dureza
  16. 16. Teoría de la cristalizaciónLa cristalización se puede analizar desdelos puntos de vista de pureza,rendimiento, consumo de energía, ovelocidades de formación y crecimiento.
  17. 17. SobresaturaciónLa cristalización a partir de una solución es un ejemplode la creación de una nueva fase dentro de unamezcla homogénea. El proceso tiene lugar en dosetapas.La primera de ellas consiste en la formación delcristal y recibe el nombre de nucleación.La segunda corresponde al crecimiento del cristal.El potencial impulsor de ambas etapas es lasobresaturación, de forma que ni la nucleación un elcrecimiento tendrán lugar en un solución saturada oinsaturada.
  18. 18. Para generar la sobresaturación se pueden utilizartres métodos distintos:La solubilidad del soluto aumenta con latemperatura, una solución saturada se transforma ensobresaturada, simplemente disminuyendo latemperatura por enfriamiento.Si la solubilidad es relativamente independiente dela temperatura la sobresaturación se puede darevaporando una parte del disolvente.Si tanto el enfriamiento como la evaporación noresultan adecuados, como en el caso de solubilidadelevada, la sobresaturación se puede generaraañadiendo un tercer componente.
  19. 19. El tercer componente puede actuar físicamente dandolugar a una mezcla con el disolvente original en la quela solubilidad del soluto disminuye bruscamente.También, si se desea una precipitación prácticamentecompleta, se puede crear químicamente un nuevosoluto añadiendo un tercer componente que reaccionecon el soluto original para formar una sustanciainsoluble.Este proceso recibe el nombre de precipitación, losmétodos utilizados en análisis cuantitativo constituyenejemplos típicos de precipitación. Mediante la adiciónde un tercer componente es posible crear rápidamentesobresaturaciones muy grandes.
  20. 20. Equilibrio y rendimientosEn muchos procesos industriales de cristalización loscristales y las aguas madres permanecen encontacto durante el tiempo suficiente para alcanzar elequilibrio, de forma que las aguas madres estánsaturadas a la temperatura final del proceso.El rendimiento de la cristalización se puede calcular apartir de la concentración de la solución original y lasolubilidad a la temperatura final.Si se produce una evaporación apreciable durante elproceso es preciso tenerla en cuenta.
  21. 21. Cuando la velocidad de crecimiento de los cristales espequeña, se necesita un tiempo relativamente grandepara alcanzar el equilibrio, sobre todo cuando lasolución es viscosa o cuando los cristales se depositanen el fondo del cristalizador, de forma que la superficiede cristales expuesta a la solución sobresaturada espequeña.En estos casos, las aguas madres finales puedencontener una considerable sobresaturación y elrendimiento real será menor que el calculado a partir dela curva de solubilidad
  22. 22. Solubilidad de equilibrio en la cristalizaciónEl equilibrio en la cristalización de cualquier sistemapuede ser definido en términos de su curva desolubilidad o saturación y sobresaturación.La curva de sobresaturación difiere de la desolubilidad en que su posición no es solamente unapropiedad de el sistema sino también depende deotros factores como el rango de enfriamiento, el gradode agitación y la presencia de partículas extrañas
  23. 23. Las curvas de saturación y sobresaturación dividen elcampo de concentración-temperatura en tres zonas: La región insaturada, a la derecha de la curva de saturación La región metaestable, entre las dos curvas. La región sobresaturada o lábil, a la izquierda de la curva de sobresaturación.
  24. 24. CristalizadoresLos cristalizadores son equipos que pueden operar deforma continua o por cargas, para llevar a cabo elproceso de cristalización.La primera condición que debe de cumplir uncristalizador es crear una solución sobresaturada, yaque la cristalización no se puede producir sinsobresaturación.Una forma de clasificar los aparatos de cristalizaciónse basa en el método utilizado para crear lasobresaturación:
  25. 25. 1. Sobresaturación producida por enfriamiento sin evaporación apreciable, por ejemplo, cristalizadores de tanque.2. Sobresaturación producida por evaporación, con enfriamiento apreciable, por ejemplo, evaporadores de cristalización, cristalizadores- evaporadores.3. Evaporación combinada con enfriamiento adiabático: cristalizadores al vacío.
  26. 26. Cristalizadores de suspensión mezclada y de retiro de productos combinadosEste tipo de equipo, llamado a veces cristalizador demagma circulante, es el más importante de los que seutilizan en la actualidad. En la mayor parte de los equiposcomerciales de este tipo, la uniformidad de la suspensiónde los sólidos del producto en el cuerpo del cristalizadores suficiente para que se pueda aplicar la teoría. Auncuando se incluyen ciertas características y variedadesdiferentes en esta clasificación, el equipo que funciona ala capacidad mas elevada es del tipo en que se producepor lo común la vaporización de un disolvente, casisiempre agua.
  27. 27. Cristalizador de enfriamiento superficialPara algunos materiales, como el clorato de potasio, esposible utilizar un intercambiador de tubo y coraza decirculación forzada, en combinación directa con uncuerpo de cristalizador de tubo de extracción.
  28. 28. Cristalizador de evaporación de circulación forzada
  29. 29. Cristalizador evaporador de desviador y tubo de extracción (DTB).
  30. 30. Cristalizador de tubo de extracción (DT).
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