Sistema heterogéneo

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  • 1. h a n g e Vi h a n g e Vi XC e XC e F- w F- wPD PD er er ! ! W W O O N N y y bu bu to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u -tr a c k c u -tr a c k Sistema heterogéneo de fases Sistema de separación Métodos para separar fases Bibliografía para 1º A, B y C. Docente: Melisa Sanchez PDF generado usando el kit de herramientas de fuente abierta mwlib. Ver http://code.pediapress.com/ para mayor información. PDF generated at: Fri, 14 Sep 2012 18:16:36 UTC
  • 2. h a n g e Vi h a n g e Vi XC e XC e F- w F- wPD PD er er ! ! W W O O N N y y bu bu to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u -tr a c k c u -tr a c k Contenidos Artículos Sustancia simple 3 1 Sistema homogéneo 4 1 5 Sistema heterogéneo 6 2 Métodos de separación de fases 7 3 Decantación 8 7 9 Filtración 10 9 Tamizado 11 16 Flotación (proceso) 12 17 13 Cristalización 14 18 Referencias Fuentes y contribuyentes del artículo 21 Fuentes de imagen, Licencias y contribuyentes 22 Licencias de artículos Licencia 23
  • 3. h a n g e Vi h a n g e Vi XC e XC e F- w F- wPD PD er er ! ! W W 31 O O N N y Sustancia simple y bu bu to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u -tr a c k c u -tr a c k Sustancia simple Una sustancia simple es aquella en que sus moléculas están formadas por una sola clase de átomo. Por ejemplo, el oxígeno (O2) y el ozono (O3) son sustancias simples, ya que sus moléculas están formadas sólo por átomos de oxígeno. Otro ejemplo lo constituyen el diamante y el grafito, que son sustancias simples por estar formadas por átomos de una única clase, los del elemento carbono. Lo contrario a una sustancia simple es una sustancia compuesta o compuesto. Una sustancia compuesta es aquella sustancia pura en cuya composición encontramos varias clases de átomos en una proporción constante. Para distinguir una sustancia pura de otra nos basamos en sus propiedades. Así por ejemplo son sustancias compuestas: metano (CH4), agua (H2O), formol (H2C=O) y etanol (CH3CH2OH). Los noventa y dos elementos químicos neutros se combinan entre sí formando casi tres millones de sustancias compuestas, denominadas compuestos químicos o, simplemente, compuestos. Sistema homogéneo En química un sistema homogéneo es aquel sistema que esta formado por una sola fase, es decir, que tiene igual valor de propiedades intensivas en todos sus puntos o de una mezcla de varias sustancias que da como resultado una sustancia de estructura y composición uniforme. Una forma de comprobarlo es mediante su visualización. Si no se pueden distinguir las distintas partes que lo forman, éste será homogéneo. Un sistema homogéneo es, por ejemplo, la mezcla de sal común sobre agua. La sal se disuelve en el agua de tal forma que es imposible verla a simple vista. El sistema constará de una sola fase y será homogéneo. Los sistemas homogéneos, sus componentes no se ven a simple vista, misma propiedades intensivas en distintas partes del sistema. Ejemplo: agua con sal. Clasificación Los sistemas homogéneos se clasifican de cinco maneras: • Disoluciones: cuando el sistema tiene una sola fase visible. Las disoluciones están formadas, como mínimo, por un solvente y un soluto. • Sustancias puras: cuando el sistema está formado por una sola sustancia. • Abiertos: son todos aquellos que pueden intercambiar energía y materia con el medio ambiente. Por ejemplo: Un vaso con agua caliente. Se enfría por acción de un intercambio de temperatura con el medio (intercambia energía) y libera vapor al medio (intercambia masa con el medio). • Cerrados: son todos aquellos que intercambian energía con el medio que los rodea pero no intercambia materia. Por ejemplo: Un vaso cerrado con alcohol. Si bien el alcohol puede recibir calor del medio (energía) y éste se evapora, no puede salir del recipiente y por lo tanto no intercambia materia. • Aislados: son aquellos que no realizan intercambio alguno, ni de materia ni de energía. Por ejemplo: Un termo con agua fría. Si tenemos agua a 1 ºC dentro de un termo y al cabo de 5 horas medimos su temperatura, verificaremos que sigue siendo la misma. No hubo intercambio de energía. Por consiguiente tampoco hay intercambio de materia ya que está aislado del medio. Se debe destacar que estos sistemas son ideales, pues en la realidad no existe ningún dispositivo para aislar a un sistema del medio y siempre habrá intercambio o de materia o de energía; el más perfecto es el frasco de Dewar. Estos sistemas obedecen a hechos observables en su superficie o desde el exterior, pero en cuanto a sus propiedades internas, pueden clasificarse de otra manera.
  • 4. h a n g e Vi h a n g e Vi XC e XC e F- w F- wPD PD er er ! ! W W O O N N Sistema homogéneo y 42 y bu bu to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u -tr a c k c u -tr a c k Disoluciones Constan de soluto y disolvente. Disolvente es lo que diluye (como el agua) y soluto es la sustancia que se disuelve (como la sal, el azúcar, etc.) Se utilizan distintos métodos para separar las sustancias; en el caso de las sustancias puras se utiliza el método de fraccionamiento. Las sustancias puras pueden ser simples o compuestas; las simples están formadas por un único tipo de elemento, ejemplo: ozono y el oxígeno. Las compuestas, por ejemplo el H2O, se separan por el método de descomposición. Sistema heterogéneo Un sistema heterogéneo en química es aquel que está formado por dos o más fases. Es identificado por razones muy simples: se pueden apreciar las distintas partes que componen el sistema, y a su vez se divide en interfases. Es una materia no uniforme que presenta distintas propiedades según la porción que se tome de ella. El granito es un ejemplo de sistema heterogéneo, al estar constituido por unos gránulos duros y semitransparentes, el cuarzo, unas partes más blandas y con un ligero tono rojizo, el feldespato, y unas manchas oscuras y brillantes que se exfolian con mucha facilidad. Algunos métodos de separación de fases: filtración, densidad diferente, solubilidad diferente. Enlaces externos • Química. Sístemas heterogéneos. Separación de fases [1] • Sistemas homogéneos y heterogéneos [2] Referencias [1] http:/ / www. saberdeciencias. com. ar/ index. php/ apuntes-de-quimica/ 122-quimica-sistemas-heterogeneos-separacion-de-fases [2] http:/ / html. rincondelvago. com/ sistemas-homogeneos-y-heterogeneos. html
  • 5. h a n g e Vi h a n g e Vi XC e XC e F- w F- wPD PD er er ! ! W W O O N 5 N y Métodos de separación de fases 3 y bu bu to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u -tr a c k c u -tr a c k Métodos de separación de fases Los métodos de separación de fases de mezclas son aquellos procesos físicos por los cuales se pueden separar los componentes de una mezcla.[1] Por lo general el método a utilizar se define de acuerdo al tipo de componentes de la mezcla y a sus propiedades particulares, así como las diferencias más importantes entre las fases. La separación es la operación en la que una mezcla se somete a algún tratamiento que la divide en al menos dos sustancias diferentes. En el proceso de separación, las sustancias conservan su identidad, sin cambio alguno en sus propiedades químicas. Cribas de laboratorio para separación por tamización. Entre las propiedades físicas de las fases que se aprovechan para su separación, se encuentra el punto de ebullición, la solubilidad, la densidad y otras más. Los métodos de separación de fases más comunes son los siguientes: • Decantación • Filtración • Tamización • Flotación • Cristalización
  • 6. h a n g e Vi h a n g e Vi XC e XC e F- w F- wPD PD er er ! ! W W O O N N y Métodos de separación de fases 4 y 6 bu bu to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u -tr a c k c u -tr a c k Decantación La decantación se utiliza para separar líquidos que no se disuelven entre sí (como agua y aceite) o un sólido insoluble en un líquido (como agua y arena). El aparato utilizado, que se muestra en la fotografía, se llama ampolla o embudo de decantación. La decantación es el método de separación más sencillo, y comúnmente es el preámbulo a utilizar otros más complejos con la finalidad de lograr la mayor pureza posible. Para separar dos fases por medio de decantación, se debe dejar la mezcla en reposo hasta que la sustancia más densa se sedimente en el fondo. Luego dejamos caer el líquido por la canilla, cayendo en otro recipiente, dejando arriba solamente uno de los dos fluidos. La mezcla de agua y aceite se puede separar por medio de decantación. Filtración La filtración es el método que se usa para separar un sólido insoluble de un líquido. El estado de subdivisión del sólido es tal que lo obliga a quedar retenido en un medio poroso o filtro por el cual se hace pasar la mezcla. Este método es ampliamente usado en varias actividades humanas, teniendo como ejemplos de filtros los percoladores para hacer café, telas de algodón o Colador de cocina. sintéticas, coladores o cribas caseros y los filtros porosos industriales, de cerámica, vidrio, arena o carbón. Imantación o separación por magnetismo La imantación se utiliza para separar materiales con propiedades magnéticas,es decir, que interactuan con un campo magnético, de otros que no tengan esa propiedad. Un ejemplo claro es la mezcla de arena y limaduras de hierro. Extracción La extracción es un método que consiste en tratar una mezcla con un disolvente líquido para separar alguno de sus componentes, ya sea por el arrastre de una sustancia, como en la extracción del almidón, o porque una fase es soluble en el líquido y por ende se separa del resto de la mezcla, no soluble.
  • 7. h a n g e Vi h a n g e Vi XC e XC e F- w F- wPD PD er er ! ! W W O O N N y Métodos de separación de fases 5 y 7 bu bu to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u -tr a c k c u -tr a c k Lixiviación selectiva Este método de separación consiste en extraer, por medio de disolventes orgánicos, aceites esenciales de plantas aromáticas o medicinales. La lixiviación es común en la confección de perfumes, productos de limpieza y medicamentos. De igual manera, se utiliza en la extracción de minerales en las minas como las esmeraldas, joyas, etcétera. Tamizaje o tamización Este método se utiliza para separar dos o más sólidos cuyas partículas poseen diferentes grados de subdivisión. Para ejecutar el tamizaje, se hace pasar la mezcla por un tamiz, por cuyas aberturas caerán las partículas más pequeñas, quedando el material más grueso dentro del tamiz. Un ejemplo en el cual se utiliza el tamizaje es en la separación de una mezcla de piedras y arena. También puede utilizarse en albañilería Flotación La flotación es en realidad una forma de decantación. Se utiliza para separar un sólido con menos densidad que el líquido en que está suspendido, por ejemplo, en una mezcla de agua y pedazos de corcho. La flotación permite una separación más o menos solo hay El tamizaje se utilizaba antiguamente en la agricultura para separar las piedras de los granos. que esperar que la mezcla se separe sola.
  • 8. h a n g e Vi h a n g e Vi XC e XC e F- w F- wPD PD er er ! ! W W O O N N y Métodos de separación de fases 6 y 8 bu bu to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u -tr a c k c u -tr a c k Evaporación o cristalización La evaporación o cristalización permite separar un líquido de un sólido disuelto en él, mediante el calor o la disminución de la presión (véase: punto de ebullición y presión de vapor). Para que este método funcione el sólido debe ser no volátil, de lo contrario se sublimará. Al final del proceso el líquido se ha transformado en gas y el sólido no volátil queda en el fondo del recipiente, en forma de cristales. Destilación La destilación se usa para separar dos líquidos miscibles (que se mezclan) entre sí, que tienen distinto punto de ebullición, como una mezcla de agua y alcohol etílico; o bien, un sólido no volátil disuelto en un líquido, como la mezcla de permanganato de potasio disuelto en agua. El proceso de destilación se inicia al someter a altas temperaturas la mezcla. El líquido más volátil se evaporará primero, quedando el otro puro. Luego, la fase evaporada se recupera mediante condensación al disminuir la temperatura. Según el tipo de mezcla que se desee separar, se contemplan dos tipos de destilación: la destilación simple en la cual se separan sólido y líquido; y la destilación fraccionada en la que se separan dos líquidos. En la segunda es en la que se obtiene una mejor separación de los componentes, si bien esta va a depender de qué tan alta sea la diferencia entre los puntos de ebullición de La destilación es ampliamente utilizada en la industria licorera las diferentes fases. Los métodos de destilación son ampliamente utilizados en la industria licorera, la petrolera y la de tratamiento de aguas, así como en los laboratorios. Cromatografía La cromatografía comprende un conjunto de diversos métodos de separación de mezclas muy útiles en la industria como en la investigación. Se utiliza para separar e identificar mezclas complejas que no se pueden separar por otros medios. Existen varios métodos cromatográficos: de papel, de capa delgada o capa fina, de columna y de gas. Todos, sin embargo, utilizan como principio la propiedad de capilaridad por la cual una sustancia se desplaza a través de un medio determinado. El medio se conoce como fase estacionaria y la sustancia como fase móvil. Por ejemplo, si un refresco cae sobre una servilleta de papel, aquél busca ocupar toda la superficie de ésta. En este caso, la servilleta es la fase estacionaria y el refresco, la fase móvil. Para que la fase móvil se desplace por la fase estacionaria debe existir cierta atracción entre ellas. La intensidad de esta atracción varía de una sustancia a otra, por lo que el desplazamiento se realiza a diferentes velocidades. La cromatografía aprovecha estas diferencias (de solubilidad) para separar una mezcla: el componente más soluble se desplaza más rápido por la fase estacionaria, y los otros quedan rezagados. Para identificar las sustancias se les puede agregar algún tipo de coloración antes de separarlas.
  • 9. h a n g e Vi h a n g e Vi XC e XC e F- w F- wPD PD er er ! ! W W O O N N y Métodos de separación de fases 7 y 9 bu bu to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u -tr a c k c u -tr a c k Notas y referencias [1] Manual de prácticas química general. Escrito por María Rocío Villa Gerley, Lorenza Correa Restrepo, (Editora), Sello Editorial Universidad de Medellín, Segunda edición. Página 73. books.google.es (http:/ / books. google. es/ books?id=thE4FREDodYC& pg=PA73& dq=Los+ métodos+ de+ separación+ de+ mezclas+ son& hl=es& sa=X& ei=2K6uT_bSFofIhAf5w-XWCA& ved=0CEcQ6AEwAg#v=onepage& q=Los métodos de separación de mezclas son& f=false) Bibliografía • Ciencias. Un enfoque práctico 8º. Licda. María de Socorro Navas-M.sc Marianela Valverde, Editora Géminis, S.A., Panamá. Tercera Edición. Año 2005 Decantación La decantación (del latín decantatĭo, -ōnis[1]) es un método mecánico de separación de mezclas heterogéneas, estas pueden estar formadas por un líquido y un sólido, o por dos líquidos. Procedimiento Es necesario dejar reposar la mezcla para que el sólido se sedimente, es decir, descienda y sea posible su extracción por acción de la gravedad. A este proceso se le llama desintegración básica de los compuestos o impurezas; las cuales son componentes que se encuentran dentro de una mezcla, en una cantidad mayoritaria. El agua clarificada, que queda en la superficie del decantador, es redirigida hacia un filtro o un nuevo envase. La velocidad de caída de las partículas es proporcional a su diámetro y masa volumétrica. Durante la fase de tratamiento, y con objeto de acelerar y mejorar el proceso de decantación, se añaden algunos productos que propician la aglomeración y dan mayor peso a las partículas en suspensión. Entre éstos productos, podemos destacar el carbón activado en polvo, el cloruro férrico o los policloruros de aluminio y un polímero sintetizado que favorece la aglomeración de los flóculos. La mezcla de agua con coagulantes-floculantes se introduce en la base del decantador. En éste hay microarena, que «se pega» a los flóculos y Embudo de decantación o decantador. aumenta así su tamaño y peso. Así, los flóculos se van al fondo del decantador. El agua decantada se evacúa por la parte superior del tanque pero, antes, debe atravesar unos módulos laminares inclinados que fuerzan la decantación de las partículas más ligeras arrastradas por la corriente ascendente del agua. En el fondo del decantador, se bombea el fango sin interrupción y de allí se manda a un hidrociclón que, gracias a la fuerza centrífuga, separa el fango y la microarena. Dicha arena se reinyecta en el decantador, mientras que los fangos se redirigen hacia la unidad de tratamiento de fangos.
  • 10. h a n g e Vi h a n g e Vi XC e XC e F- w F- wPD PD er er ! ! W W O O N N y Tamizado 16 y 10 bu bu to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u -tr a c k c u -tr a c k Tamizado La tamización o tamizado es un método físico para separar mezclas. Consiste en hacer pasar una mezcla de partículas de diferentes tamaños por un tamiz, cedazo o cualquier cosa con la que se pueda colar. Las partículas de menor tamaño pasan por los poros del tamiz o colador atravesándolo y las grandes quedan retenidas por el mismo. Tambien parte del cuerpo o radicacion sobre ella. Un ejemplo podría ser: si se saca tierra del suelo y se espolvorea sobre el tamiz, las partículas finas de tierra caerán y las piedritas y partículas grandes de tierra quedarán retenidas en el tamiz. Es un método muy sencillo utilizado generalmente en mezclas de sólidos heterogéneos. Los orificios del tamiz suelen ser de diferentes tamaños y se utilizan de acuerdo al tamaño de las partículas de una solución homogénea, que por lo general tiene un color amarillo el cual lo diferencia de lo que contenga la mezcla. Para aplicar el método de la tamización es necesario que las fases se presenten al estado sólido. Se utilizan tamices de metal o plástico, que retienen las partículas de mayor tamaño y dejan pasar las de menor diámetro. Por ejemplo, trozos de mármol mezclados con arena; harina y corcho; sal fina y pedazos de roca, cantos rodados, etc. El tamiz de tejido no es más que una serie de hilos colocados a lo ancho y tejido sobre esto en sentido vertical. Lo que están tejidos a lo ancho se llaman trama y los verticales se llaman urdimbre. La forma de hacerlo es pase el hilo de arriba abajo repetidas veces. Entendemos por tamiz cualquier superficie dotada de perforaciones de una determinada dimensiones, un tamiz puede ser una chapa perforada un emparrillado o un tejido de tamiz que es en el que nos vamos a centrar: Características de un tejido de tamiz: según la naturaleza del tamiz que es el material del que están hechos los hilos, pueden ser de acero; Bronce y nylon. Los tamices pueden poseer una diversidad de formas geométricas, pudiendo ser cuadrados, rectangulares, redondos,etc. Separación de fases Los métodos de separación de fases de mezclas son aquellos procesos físicos por los cuales se pueden separar los componentes de una mezcla. Por lo general el método a utilizar se define de acuerdo al tipo de componentes de la mezcla y a sus propiedades particulares, así como las diferencias más importantes entre las fases. La separación es la operación en la que una mezcla se somete a algún tratamiento que la divide en al menos dos sustancias diferentes. En el proceso de separación, las sustancias conservan su identidad, sin cambio alguno en sus propiedades químicas.
  • 11. h a n g e Vi h a n g e Vi XC e XC e F- w F- wPD PD er er ! ! W W O O N N y Flotación (proceso) 17 y 11 bu bu to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u -tr a c k c u -tr a c k Flotación (proceso) La flotación es un proceso fisicoquímico de tres fases (sólido-líquido-gas) que tiene por objetivo la separación de especies minerales mediante la adhesión selectiva de partículas minerales a burbujas de aire. Los principios básicos en que se fundamenta el proceso de la flotación son los siguientes: • La hidrofobicidad del mineral que permite la adherencia de las partículas sólidas a las burbujas de aire. • La formación de una espuma estable sobre la superficie del agua que permite mantener las partículas sobre la superficie. Para establecer estos principios se requiere la adición de reactivos químicos al sistema. Estos reactivos de flotación son los colectores, depresores, activadores y modificadores, cuyas acciones principales son inducir e inhibir hidrofobicidad de las partículas y darle estabilidad a la espuma formada. Las partículas minerales hidrofóbicas tienen la capacidad de adherirse a la burbuja, en tanto que las hidrofílicas, como la ganga, no se adhieren. La superficie hidrofóbica presenta afinidad por la fase gaseosa y repele la fase líquida, mientras que la superficie hidrofílica tiene afinidad por la fase líquida. = Usos industriales La flotación es un proceso muy utilizado en la recuperación de los minerales sulfurados de cobre debido a la hidrofobicidad natural que tienen. También se usa para la limpieza de aguas usadas con contenidos de grasas o aceites para su reutilización. Existen equipos que realizan este proceso como las celdas de flotación y las columnas de flotación, estas últimas han ido reemplazando a las celdas por sus menores costos operacionales. La primera flotación de Europa fue desarrollada por el ingeniero Flotación industrial de minerales sulfurados de cántabro Don Leopoldo Bárcena Díaz de la Guerra en la localidad cobre. cántabra de Torrelavega.
  • 12. h a n g e Vi h a n g e Vi XC e XC e F- w F- wPD PD er er ! ! W W O O N N y Cristalización 18 y bu bu to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u -tr a c k c u -tr a c k Cristalización 12 La cristalización es un proceso por el cual a partir de un gas, un líquido o una disolución los iones, átomos o moléculas establecen enlaces hasta formar una red cristalina, la unidad básica de un cristal. La cristalización se emplea con bastante frecuencia en Química para purificar una sustancia sólida Método de separación de sistemas materiales homogéneos Permite separar sustancias que forman un sistema material homogeneo por ejemplo:el agua potable es una solucion formada por agua y sales disueltas en ella. Los tres metodos mas conocidos son: Evaporacion o capitalización, cromatografía y destilación. La operación de cristalización es el proceso por medio del cual se separa un componente de una solución liquida transfiriéndolo a la fase sólida en forma de cristales que precipitan. 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. Enfriamiento de una disolución concentrada Si se prepara una disolución concentrada a altas temperatura y se enfría, se forma una disolución sobresaturada, que es aquella que tiene, momentáneamente, más soluto disuelto que el admisible por la disolución a esa temperatura en condiciones de equilibrio. Posteriormente, se puede conseguir que la disolución cristalice mediante un enfriamiento controlado. Esencialmente cristaliza el compuesto principal, y las que se enriquecen con las impurezas presentes en la mezcla inicial al no alcanzar su límite de solubilidad. Para que se pueda emplear este método de purificación debe haber una variación importante de la solubilidad con la temperatura, lo que no siempre es el caso. La sal marina (NaCl), por ejemplo, tiene este efecto Cambio de disolvente Preparando una disolución concentrada de un sustancia en un buen disolvente y añadiendo un disolvente peor que es miscible con el primero, el principal del sólido disuelto empieza a precipitar, y las aguas madres se enriquecen relativamente en las impurezas. Por ejemplo, puede separarse ácido benzoico de una disolución de éste en acetona agregando agua. Evaporación del disolvente De manera análoga, evaporando el disolvente de una disolución se puede conseguir que empiecen a cristalizar los sólidos que estaban disueltos cuando se alcanzan los límites de sus solubilidades. Este método ha sido utilizado durante milenios en la fabricación de sal a partir de salmuera o agua marina. Sublimación En algunos compuestos la presión de vapor de un sólido puede llegar a ser lo bastante elevada como para evaporar cantidades notables de este compuesto sin alcanzar su punto de fusión (sublimación). Los vapores formados condensan en zonas más frías ofrecidas por ejemplo en forma de un "dedo frío", pasando habitualmente directamente del estado gaseoso al sólido, (sublimación regresiva) separándose, de esta manera, de las posibles impurezas. Siguiendo este procedimiento se pueden obtener sólidos puros de sustancias que subliman con facilidad como la cafeína, el azufre elemental, el ácido salicílico, el yodo, etc.
  • 13. h a n g e Vi h a n g e Vi XC e XC e F- w F- wPD PD er er ! ! W W O O N N y Cristalización 19 y 13 bu bu to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u -tr a c k c u -tr a c k Enfriamiento selectivo de un sólido fundido Para purificar un sólido cristalino éste puede fundirse. Del líquido obtenido cristaliza, en primer lugar, el sólido puro, enriqueciéndose, la fase líquida, de las impurezas presentes en el sólido original. Por ejemplo, este es el método que se utiliza en la obtención de silicio ultrapuro para la fabricación de sustratos u obleas en la industria de los semiconductores. Al material sólido (silicio sin purificar que se obtiene previamente en un horno eléctrico de inducción) se le da forma cilíndrica. Luego se lleva a cabo una fusión por zonas sobre el cilindro. Se comienza fundiendo una franja o sección del cilindro por un extremo y se desplaza dicha zona a lo largo de este hasta llegar al otro extremo. Como las impurezas son solubles en el fundido se van separando del sólido y arrastrándose hacia el otro extremo. Este proceso de fusión zonal puede hacerse varias veces para asegurarse que el grado de pureza sea el deseado. Finalmente se corta el extremo en el que se han acumulado las impurezas y se separa del resto. La ventaja de este proceso es que controlando adecuadamente la temperatura y la velocidad a la que la franja de fundido se desplaza por la pieza cilíndrica, se puede obtener un material que es un monocristal de silicio que presenta las caras de la red cristalina orientadas en la manera deseada. Crecimiento cristalino Para obtener cristales grandes de productos poco solubles se han desarrollado otras técnicas. Por ejemplo, se puede hacer difundir dos compuestos de partida en una matriz gelatinosa. Así el compuesto se forma lentamente dando lugar a cristales mayores. Sin embargo, por lo general, cuanto más lento es el proceso de cristalización tanto mejor suele ser el resultado con respecto a la limpieza de los productos de partida y tanto mayor suelen ser los cristales formados. La forma y el tamaño de los cristales pueden ser influenciados a aparte por condicionantes como el disolvente o la concentración de los compuestos, añadiendo trazas de otros componentes como proteínas (esta es la manera con que los Monocristal de lizosima para estudio por difracción de moluscos, las diatomeas, los corales, etc., consiguen depositar sus rayos X. conchas o esqueletos de calcita o cuarzo en la forma deseada.) La teoría más aceptada para este fenómeno es que el crecimiento cristalino se realiza formando capas monomoleculares alrededor de germen de cristalización o de un cristalito inicial. Nuevas moléculas se adhieren preferentemente en la cara donde su adhesión libera más energía. Las diferencias energéticas suelen ser pequeñas y pueden ser modificadas por la presencia de dichas impurezas o cambiando las condiciones de cristalización. En multitud de aplicaciones se puede necesitar la obtención de cristales con una determinada forma y/o tamaño como: la determinación de la estructura química mediante difracción de rayos X, la nanotecnología, la obtención de películas especialmente sensibles constituidas por cristales de sales de plata planos orientados perpendicularmente a la luz de incidencia, la preparación de los principios activos de los fármacos, etc… Recristalización
  • 14. h a n g e Vi h a n g e Vi XC e XC e F- w F- wPD PD er er ! ! 14 W W O O N N y Cristalización 20 y bu bu to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u -tr a c k c u -tr a c k (CATEGORIA:PROCESO GEOLOGICO))