Chimie – anul I. Referat nr. 1.

Purificarea substanţelor

1. CristalizareaPurificarea prin cristalizare se bazează pe proprietatea cristalelor de a nu include substanţe străine, în momentul formării lor. Astfel gheaţa care se formează la solidificarea parţială prin răcire a apei sărate (de ex. a apei de mare) sau a unei soluţii diluate de alcool (cum este vinul) este apă solidă curată.La dizolvarea unei subsanţe impure într-un solvent, sau la topirea unei asemenea substanţe, impurităţile fie nu se dizolvă sau nu se topesc (aşa că pot fi îndepărtate prin filtrare sau decantare), fie rămân în soluţia (lichidul mumă) sau în topitura reziduală, după depunerea cristalelor substanţei purificate. Separarea cristalelor substanţei, de lichidele reziduale, se face prin filtrare sau decantare.

CRISTALIZAREA este operaţia prin care dintr-un sistem omogen (soluţie sau topitură) se separă, sub formă de cristale, unul sau mai mulţi componenţi.Scopul cristalizării:

purificarea unei substanţe prin dizolvări şi cristalizări repetate; recuperarea unui component dintr-o soluţie; obţinerea unui produs într-o formă comercializabilă (îndeplinind condiţiile impuse asupra

formei, aspectului şi mărimii cristalelor).Condiţia necesară cristalizării: soluţia să fie suprasaturată. Gradul de suprasaturare reprezintă raportul dintre concentraţia reală a solutului şi concentraţia sa de saturaţie. Solubilitatea depinde de temperatură.

o Procesul de cristalizare cuprinde doua etape: Formarea germenilor (centrelor de cristalizare) = NUCLEATIA; Cresterea cristalelor.

Cinetica procesului de cristalizare1 – curba de solubilitate;2 – curba de suprasaturatie;

Declansarea cristalizarii:o Inoculare de cristale;o Formarea spontana de centre de cristalizare;o Fragmentarea cristalelor existente prin lovire sau agitare;o Actiunea indusa a cristalelor existente;o Suprasaturari locale (in apropierea peretilor raciti)Cinetica procesului de cristalizareo Numarul centrelor de cristalizare influenteaza FORMA si MARIMEA cristalelor.o Numar mare de centre: cristale multe, cu fete subdezvoltate, dimensiuni microscopice, sub forma de placi sau ace.o Numar mic de centre: cristale mari, cu fete bine dezvoltate, usor filtrabile.Cresterea cristaleloro Reprezinta efectul a doua fenomene diferite, care decurg simultan: Transferul de masa (difuzional si convectiv) din solutie catre fata cristalelor:

Pag 1 4/12/2023

Chimie – anul I. Referat nr. 1.

Depunerea din solutie a fazei solide pe cristal:Metode de cristalizareo Cristalizare IZOTERMA (prin evaporarea solventului);o Cristalizare IZOHIDRICA (prin racirea solutiei);o Cristalizarea prin SALEFIERE;o Cristalizarea prin REACTII CHIMICE (prin precipitare);o Cristalizarea FRACTIONATA: Prin recristalizare simpla; Prin recristalizare repetata; Prin recristalizare cu contact multiplu in contracurentCristalizatoareo Clasificare: Dupa modul de functionare:• In sarje (discontinuu);• Continuu; Dupa modul in care se obtine suprasaturarea solutiei:• Prin racire;• Prin vaporizarea solventului; Dupa prezenta sau absenta elementelor mobile (agitatoare, raclete);

o CRISTALIZARE Prin racire:

• In contact cu atmosfera;• Cu un agent purtator de caldura;

Prin vaporizare (aproximativ izoterma) cu incalzire indirecta Prin vaporizare (adiabatica), cu racire

Vaporizatoare - cristalizatoareo Se folosesc evaporatoare cu tevi largi, cu camere de separare a cristaleloro Vezi - EVAPORATOARECristalizator Swenson cu circulatie fortata

Pag 2 4/12/2023

Chimie – anul I. Referat nr. 1.

Cristalizatoare cu racire si agitareo Avantaje: Uniformizare a temperaturii; Crestere nestanjenita a cristalelor mentinute in suspensie prin agitare; Obtinerea unui produs format din cristale mici si uniforme; Controlul cristalizarii prin reglarea vitezei de racire;o Dezavantaj: Depunerea cristalelor pe serpentina ingreuiaza racirea.

Pag 3 4/12/2023

Chimie – anul I. Referat nr. 1.

Cristalizatoare cu racire si agitare

Cristalizatoare basculanteo Functionare continua;o Solutia se deplaseaz in zig-zag datorita sicanelor din jgheab;o Productivitate mica: 3-4 t/24 h pt. L = 15 m;o Se pot varia conditiile de lucru: forma jgheabului, frecventa si amplitudinea balansarilor, intensitatea racirii.

Pag 4 4/12/2023

Chimie – anul I. Referat nr. 1.

Cristalizator cu agitator elicoidalo Agitarea lenta, favorabila obtinerii cristalelor uniforme se datoreaza agitatorului elicoidal (2 rpm)

Cristalizator tubular rotativ

Pag 5 4/12/2023

Chimie – anul I. Referat nr. 1.

Cristalizator tubular rotativ1 – tambur rotativ; 2 – manta de racire; 3 – bride; 4 – bandaje; 5 – role de reazem; 6 – role de sustinere; 7 – coroana dintata; 8 – racord alimentare solutie fierbinte; 9 – dispozitiv distributie apa de racire; 10 – racord iesire apa.

Cristalizator tubular rotativ

Pag 6 4/12/2023

Chimie – anul I. Referat nr. 1.

o Productivitatea: dimensiunile utilajului; Natura substantei care cristalizeaza;o Dezavantaje: Depunerea cristalelor pe suprafetele interioare (se micsoreaza transferul); Se instaleaza un lant fixat la un capat in partea superioara care prin lovire indeparteaza crustele formate

Cristalizatorul conic (Howard)

Cristalizatoare la vido Se bazeaza pe fenomenul de autoevaporare a solventului din solutie la scaderea presiunii (deci si a temperaturii de fierbere);o Autoevaporarea (endoterma) provoaca suplimentar racirea solutiei, producand suprasaturarea si cristalizarea.Cristalizatoare la vidCRISTALIZATOR CONTINUU: 1 – recipient cilindric orizontal; 2 – agitator lent, cu raclete; 3 – palete pt. evacuarea cristalelor; 4 – dom; 5 – racord pompa de vid.

Pag 7 4/12/2023

Chimie – anul I. Referat nr. 1.

Cristalizatoare la vidCRISTALIZATOR DISCONTINUU:1 – vas cu agitare;2 – racord alimentare sol. fierbinte;3 – racord spre condensator;4 – racord golire suspensie.

Cristalizatoare cu strat fluidizat

Pag 8 4/12/2023

Chimie – anul I. Referat nr. 1.

o Trecerea solutiei suprasaturate printr-un strat de cristale in stare fluidizata;o Cristalele cresc si se sorteaza dupa dimensiuni pe inaltimea stratului;o Se obtin cristale independente, cu colturi si muchii rotunjite.

CRISTALIZAREA

Scopul lucrarii:

-purificarea unui produs prin precipitare.

Principiul metodei:

-obtinerea produsului solid pur prin separare de impuritati in faza de fluid si recristalizarea lui la temperatura constanta.

Aparatura si reactivi:

-aparatura: pahar Berzelius;palnie;stativ;bagheta;clema;carbune;sticla de ceas;pahare Erlenmayer;inel;balanta analitica;mojar cu pistil. -reactivi: apa distilata;acid oxalic;hartie de filtru.

Mod de lucru:

-se cantareste proba de acid benzoic (2g) cu concentratia C%; -se mojareaza proba; -se dizolva proba in apa distilata fierbinte; -se adauga carbune decolorant in sol. fierbinte; -se filtreaza sol. fierbinte; -se concentreaza prin incalzire sol. obtinuta; -se adauga cristale de acid benzoic pentru insamantare; -se asteapta terminarea cristalizarii si maturarea cristalelor; -se filtreaza cristalele; -se spala de 7-8 ori cristalele cu apa distilata rece; -se usuca cristalele; -se cantareste cantitatea de cristale purificate.

Mod de calcul:

η=100(m:m0XC%/:100)=1,79:2X99,5=100X0,8905=89,05 m0=2g acid benzoic m=1,79g C%=99,5%

Pag 9 4/12/2023

Chimie – anul I. Referat nr. 1.

Norme de P.M si P.S.I:

-echipament de protectie (halat,carpa de laborator); -eticheta sticlei cu substanta se tine in palma; -substantele nu se trag cu gura; -accesul persoanelor straine in laborator este interzisa; -nu se bea sin u se mananca in laborator.

2. Tehnica topirii zonale

Topirea zonarao Sistemul este initial solid, sub forma de bara;o In zona de topire impuritatile se concentreaza in topitura inca nesolidificata care avanseaza spre capatul barei;o Pentru purificari inaintate procesul se poate repeta;o Viteza de inaintare a topiturii: 10 – 200 mm/h.

3. DistilareaSepararea prin distilare se bazează pe diferenţele dintre presiunile de vapori ale lichidelor ce compun un amestc. Substanţele ale căror presiuni de vapori sunt mai mari, fierb la temperaturi mai joase.O coloană de distilare

Este operatia de separare şi purificare cel mai des utilizată în practica delaborator.Distilarea consta in transformarea unei substante lichide în vapori şiapoi coudensarea acestor vapori cu ajutorul unui dispozitiv de răcire (refrigerent)potrivit.

Pag 10 4/12/2023

Chimie – anul I. Referat nr. 1.

Separarea şi purificarea lichidelor prin distilare se bazează pe diferentade volatiliate a diferitelor lichide dintr‐un amestec şi pe faptul ca in timpul distilariiunei substante pure, temperatura de distilare ramane constanta, dacă presiuneanu variază.Eficacitatea unei distilari depinde de o serie de factori care pot fi:diferenta presiunii vaporilor componentelor amestecului lichid, volumul probei dedistilare, aparatul folosit, precum si posibilitatea de formare a unor amestecuriazeotrope. La distilarea unui amestec de lichide cu diferite vaporii de deasupra lorsunt mai bogati in componenta mai volatilă, fapt pentru care printr‐o distilareoişnuita, simpla, nu se poate ajunge la o separare conpletă a două sau mai multecomponente volatile. Aceasta problemă se poate rezolva numai printr‐o diatilarefractionata.Distilarea simplaDistilarea simplă se utilizeaza in cazul in care practic contin o singuracomponenta volatila care trebuie pacestuia cu o substanta nevolatila.In timpul distilarii unei substante ce contine mici cantitati de impuritatilichide, la inceput temperatura de distilare creste mai rapid sau mai incet ‚din cauzadistilarii impuritatilor mai volatile), pana ce atinge un punct la care se mentineconstanta si unde trece majoritatea substantei pure. Apoi se observa din nou ocrestere a temperaturii, ceea ce indica faptul ca distilarea componentei principales‐a terminat, urmand distilarea impuritatilor cu puncte de fierbere mai ridicate(mai putin volatile).Aparatura utilizata pentru distilarea simpla se compune din:1‐ sursa de incalzire, care se alege in functiede temperatura de fierbere a lichidului2‐ balonul Wurtz, prevazut cu un termometru,al carui rezervor de mercur trebuie sa fie cu aproximativ 0.5 cmmai jos decat nivelul tubului laterar al balonului. In loculbalonului Wurtz se poate folosi orice balon cu fundul rotund lacare se adapteaza diferite dispozitive de distilare;3‐ sistemul de racire pentru condensareavaporilor, care se alege in functie de temperatura vaporilor.Astfel pentru lichide cu punct de fierbere pana la 130°C sefoloseste un refrigerent cu apa descendent, iar pentru lichidelecu punct de fierbere peste 140°C se foloseste un refrigerent cuaer descendent.

BibliografieC.D. Neniţescu: Chimie Generală, p. I-a – Introducere, structura substanţelor, Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1979.

Aliajele prezintă o importanţă practică mai mare decât a metalelor pure deoarece au proprietăţi îmbunătăţite în comparaţie cu cele ale metalului de bază (în practică rare sunt metalele utilizate în stare pură ).ALIAJE- substanţe solideMetalele prezintă proprietatea de a forma soluţii solide , numite aliaje. Aliajele se obţin :- Prin topirea amestecului celor două sau mai multe metale ;- Prin adăugarea unuia dintre componenţii la topirea celuilalt (de regulă în procesul tehnologic de obţinere a topiturii metalului care se găseşte în cantitatea mai mare ) şi răcirea topiturii.Denumirea de soluţii solide este îndreptăţită :- totdeauna , într-un aliaj , unul dintre componente se găseşte în cantitate preponderentă (se vorbeşte despre aliajul metalului X cu alte elemente) ;- aliajele sunt sisteme omogene întocmai ca soluţiile lichide.Sunt unele cazuri , când două metale sunt perfect solubile în topitură (topitura este omogenă ), dar solidul , obţinut prin răcirea topiturii , nu mai prezintă omogenitate : nu mai este o soluţie solidă. Prin răcirea unor astfel de topituri se separă veritabili compuşi chimici

Pag 11 4/12/2023

Chimie – anul I. Referat nr. 1.

între metale , aşa –numiţii compuşi intermediari. Aliajele prezintă o importanţă practică mai mare decât a metalelor pure deoarece au proprietăţi îmbunătăţite în comparaţie cu cele ale metalului de bază (în practică rare sunt metalele utilizate în stare pură ).Astfel , în general , temperatura de topire a aliajului este mai joasă decât a componentului cu cel mai coborât punct de topire , duritatea şi rezistenţa mecanică şi chimică mai mari.Aliajele speciale constituie cele ale mercurului cu metale , numite amalgame.Amalgamele se obţin prin :- adăugarea mercurului la metalul topit (la metalele alcaline) ;- reacţii de schimb dublu cu amalgamul de sodiu. Amalgamul de sodiu se formează la electroliza soluţiei de clorură de sodiu cu catod de mercur.Aliajele au o largă şi foarte diversă utilizare în tehnică. Iată câteva din utilizările unor aliaje care demonstrează importanţa lor deosebită pentru tehnică.

eutecticEUTÉCTIC, -Ă, eutectici, -ce, adj. (Despre amestecuri chimice) Care se topeşte sau se solidifică la o temperatură constantă, inferioară punctului de topire a fiecăruia dintre constituenţi. [Pr.: e-u-] – Din fr. eutectique.

EUTÉCTIC, -Ă adj., s. n. (amestec chimic) care se topeşte sau se solidifică la o temperatură constantă, inferioară punctului de topire a fiecăruia din constituenţi. (< fr. eutectique)

eutéctic adj. m. (sil. e-u-), pl. eutéctici; f. sg. eutéctică, pl. eutéctice

EUTÉCTIC s.n. Amestec de doi sau mai mulţi componenţi în astfel de proporţii, încât să se topească sau să se solidifice la o temperatură constantă inferioară punctului de topire a fiecăruia din constituenţi. [< fr. eutectique].

Pag 12 4/12/2023