التبلور في ما يتألف منه ، طريقة الفصل ، أنواع وأمثلة

ال تبلور إنها عملية تتشكل فيها مادة صلبة مع ذرات أو جزيئات في هياكل منظمة ، تسمى الشبكات البلورية. يمكن تشكيل البلورات والشبكات البلورية من خلال ترسيب محلول ، عن طريق الاندماج ، وفي بعض الحالات ، عن طريق الترسيب المباشر للغاز.

يعتمد هيكل وطبيعة هذه الشبكة البلورية على الظروف التي تحدث فيها العملية ، بما في ذلك الوقت المنقضي للوصول إلى هذه الحالة الجديدة. التبلور كعملية فصل مفيد للغاية ، لأنه يسمح بضمان الحصول على الهياكل فقط من المركب المرغوب.

بالإضافة إلى ذلك ، تضمن هذه العملية عدم السماح بمرور الأنواع الأخرى نظرًا لطبيعة البلورة المطلوبة ، مما يجعل هذه الطريقة بديلاً ممتازًا لتنقية الحلول. عدة مرات في الكيمياء والهندسة الكيميائية ، من الضروري استخدام عملية فصل الخلط.

يتم إنشاء هذه الحاجة إما لزيادة نقاء الخليط أو للحصول على مكون محدد منه ، ولهذا السبب هناك العديد من الطرق التي يمكن استخدامها اعتمادًا على المراحل التي يوجد بها هذا المزيج من المواد..

مؤشر

• 1 ما هو التبلور؟?
  • 1.1 النواة
  • 1.2 نمو الكريستال
• 2 كطريقة فصل
  • 2.1 التبلور
  • 2.2 في المجال الصناعي
• 3 أنواع التبلور
  • 3.1 التبلور عن طريق التبريد
  • 3.2 التبلور بالتبخر
• 4 أمثلة
• 5 المراجع

ماذا تتكون التبلور؟?

يتطلب التبلور خطوتين يجب أن يحدثا قبل أن يكون هناك تكوين للشبكة البلورية: أولاً ، يجب أن يكون هناك تراكم كافٍ للذرات أو الجزيئات على المستوى المجهري لبدء ما يسمى النواة..

لا يمكن أن تحدث هذه المرحلة من التبلور إلا في السوائل فائقة البرودة (أي ، تبرد تحت نقطة التجمد دون أن تكون صلبة) أو محاليل مفرطة التشبع.

بعد بدء النواة في النظام ، يمكن أن تتشكل النوى بشكل مستقر وكبير بدرجة كافية لبدء المرحلة الثانية من التبلور: نمو بلوري.

التنوي

في هذه الخطوة الأولى ، يتم تحديد ترتيبات الجسيمات التي ستشكل البلورات وتأثير العوامل البيئية على البلورات المشكلة ؛ على سبيل المثال ، الوقت الذي يستغرقه ظهور البلورة الأولى ، ويُسمى وقت النواة.

هناك مرحلتان من النواة: النواة الأولية والثانوية. في الأول ، تتشكل نوى جديدة عندما لا توجد بلورات أخرى في الوسط ، أو عندما لا يكون للبلورات الموجودة الأخرى أي تأثير على تكوين هذه.

يمكن أن تكون النواة الأولية متجانسة ، حيث لا يوجد أي تأثير على المواد الصلبة الموجودة في الوسط ؛ أو يمكن أن تكون غير متجانسة ، حيث تسبب الجسيمات الصلبة للمواد الخارجية زيادة في معدل النواة التي عادة ما لا تحدث.

في النواة الثانوية تتشكل بلورات جديدة عن طريق تأثير البلورات الموجودة الأخرى ؛ يمكن أن يحدث هذا بسبب قطع القوى التي تجعل شرائح البلورات الحالية تصبح بلورات جديدة تنمو أيضًا بمعدلها الخاص.

هذا النوع من النواة يفيد في أنظمة الطاقة أو التدفق العالية ، حيث يولد السائل المعني تصادمات بين البلورات.

نمو الكريستال

إنها العملية التي تزيد فيها البلورة من حجمها عن طريق تجميع المزيد من الجزيئات أو الأيونات إلى المواقع الخلالية لشبكتها البلورية.

على عكس السوائل ، لا تنمو البلورات بشكل موحد إلا عندما تدخل الجزيئات أو الأيونات إلى هذه المواضع ، على الرغم من أن شكلها سيعتمد على طبيعة المركب المعني. يسمى أي ترتيب غير منتظم لهذا الهيكل عيب الكريستال.

يعتمد نمو البلورة على مجموعة من العوامل ، من بينها التوتر السطحي للمحلول والضغط ودرجة الحرارة والسرعة النسبية للبلورات في المحلول وعدد رينولدز ، من بين عوامل أخرى..

إن أبسط طريقة للتأكد من أن البلورة تنمو إلى أحجام أكبر وأن تكون ذات نقاوة عالية هي من خلال التبريد البطيء والضبط ، والذي يمنع البلورات من التكوّن في وقت قصير وأن المواد الغريبة محاصرة بالداخل. هم.

بالإضافة إلى ذلك ، من المهم ملاحظة أن البلورات الصغيرة يصعب معالجتها وتخزينها ونقلها ، كما أن ترشيحها من محلول أكبر من تكلفتها. في الغالبية العظمى من الحالات ، ستكون أكبر البلورات هي الأكثر رغبة ، لهذه الأسباب وأكثر.

كوسيلة فصل

تعد الحاجة إلى تنقية المحاليل شائعة في الكيمياء والهندسة الكيميائية ، حيث قد يكون من الضروري الحصول على منتج مخلوط بشكل متجانس مع مواد أخرى أو مذابة أخرى..

لهذا السبب تم تطوير المعدات والأساليب لتنفيذ التبلور كعملية فصل صناعي.

هناك مستويات مختلفة من التبلور ، اعتمادًا على المتطلبات ، ويمكن تنفيذها على نطاق صغير أو كبير. لذلك ، يمكن تقسيمها إلى تصنيفين عامين:

التبلور

ويسمى إعادة التبلور إلى التقنية المستخدمة لتنقية المواد الكيميائية على نطاق أصغر ، عادة في المختبر.

يتم ذلك باستخدام محلول من المركب المرغوب مع شوائبه في مذيب مناسب ، ويسعى بالتالي إلى التعجيل في شكل بلورات بعض الأنواع التي سيتم إزالتها لاحقًا..

هناك عدة طرق لإعادة بلورة الحلول ، من بينها إعادة التبلور بمذيب أو بعدة مذيبات أو بترشيح ساخن..

-مذيب واحد

عند استخدام مذيب واحد ، يتم تحضير محلول من المركب "A" والشوائب "B" والحد الأدنى المطلوب من المذيب (في درجة حرارة عالية) لتشكيل محلول مشبع.

بعد ذلك يتم تبريد المحلول ، مما يؤدي إلى سقوط قابلية الذوبان في كلا المركبين ، وإعادة بلورة المركب "A" أو الشوائب "B". ما هو مرغوب فيه بشكل مثالي هو أن البلورات ذات مركب "أ" نقي. قد يكون من الضروري إضافة نواة لبدء هذه العملية ، والتي قد تكون حتى جزءًا من الزجاج.

-المذيبات المختلفة

في إعادة بلورة العديد من المذيبات ، يتم استخدام مذيبين أو أكثر ويتم تنفيذ نفس العملية كما هو الحال مع المذيب. تتمتع هذه العملية بميزة أن المركب أو الشوائب سوف يترسبان أثناء إضافة المذيب الثاني ، حيث إنهما لا يذوبان فيه. في طريقة إعادة التبلور هذه ، ليس من الضروري تسخين الخليط.

-الترشيح الساخن

أخيرًا ، يتم استخدام إعادة التبلور باستخدام الترشيح الساخن عند وجود مادة غير قابلة للذوبان "C" ، والتي تتم إزالتها باستخدام مرشح درجة حرارة عالية بعد القيام بنفس الإجراء المتمثل في إعادة بلورة مذيب واحد.

في المجال الصناعي

في المجال الصناعي ، نريد تنفيذ عملية تسمى التبلور التجزيئي ، وهي طريقة تعمل على تكرير المواد وفقًا لاختلافها في الذوبان.

تشبه هذه العمليات عمليات إعادة التبلور ، ولكنها تستخدم تقنيات مختلفة للتعامل مع كميات أكبر من المنتجات.

يتم تطبيق طريقتين ، والتي سيتم شرحها بشكل أفضل في العبارة التالية: التبلور بالتبريد والتبلور بالتبخر.

كونه على نطاق واسع هذه العملية تولد النفايات ، ولكن عادة ما يعاد تدويرها من قبل النظام لضمان نقاء تام للمنتج النهائي.

أنواع التبلور

هناك نوعان من التبلور واسع النطاق ، كما هو مذكور أعلاه: عن طريق التبريد والتبخر. كما تم إنشاء أنظمة مختلطة ، حيث تحدث كلتا الظاهرتين في وقت واحد.

التبلور عن طريق التبريد

في هذه الطريقة ، يتم تبريد المحلول لتقليل قابلية ذوبان المركب المطلوب ، مما يؤدي إلى بدء الترسيب بالسرعة المطلوبة..

في الهندسة الكيميائية (أو العمليات) ، تستخدم البلورات في شكل صهاريج ذات خلاطات ، تقوم بتدوير سوائل التبريد في حجرات تحيط بالمزيج بحيث لا تتلامس كلتا المادتين أثناء انتقال الحرارة من المبرد إلى المحلول..

لإزالة البلورات ، يتم استخدام الكاشطات ، والتي تدفع الشظايا الصلبة إلى حفرة.

التبلور بالتبخر

هذا هو الخيار الآخر لتحقيق ترسيب البلورات الذائبة ، باستخدام عملية تبخر المذيبات (في درجة حرارة ثابتة ، على عكس الطريقة السابقة) ، لجعل تركيز المادة المذابة يتجاوز مستوى الذوبان.

النماذج الأكثر شيوعًا هي ما يسمى نماذج الدوران القسري ، والتي تحافظ على سائل البلورات في نظام تعليق متجانس من خلال الخزان ، تتحكم في تدفقها وسرعتها ، وعادة ما تولد بلورات متوسطة أكبر من تلك التي تتشكل في البلورة عن طريق التبريد.

أمثلة

التبلور هو عملية شائعة الاستخدام في الصناعة ، ويمكن ذكر العديد من الأمثلة:

- في استخراج الملح من ماء البحر.

- في إنتاج السكر.

- في تشكيل كبريتات الصوديوم (نا₂SW₄).

- في صناعة الأدوية.

- في صنع الشوكولاته والآيس كريم والزبدة والسمن ، بالإضافة إلى العديد من الأطعمة الأخرى.

مراجع

1. التبلور. (بدون تاريخ). تم الاسترجاع من en.wikipedia.org
2. آن ماري هيلمنستين ، ب. ThoughtCo. تم الاسترجاع من thinkco.com
3. بولدر ، سي. جامعة كولورادو في بولدر. تم الاسترجاع من orgchemboulder.com
4. Britannica، E. (s.f.). موسوعة بريتانيكا. تم الاسترجاع من britannica.com