Práctica 2. Cristalización y Sublimación
Instituto Politécnico Nacional
Escuela Superior de Ingeniaría Química e Industrias Extractivas
Departamento de Ingeniería Química Industrial
Laboratorio de Química de los Hidrocarburos
Equipo:8
Objetivos
- Definir los sólidos cristalinos, red cristalina y celda unitaria
- Describir los tipos de sólidos cristalinos
- Explicar el proceso de cristalización
- Definir el concepto de sublimación
- Interpretar el diagrama de punto triple
- Purificar por sublimación el 1,4-diclorobenceno (para-clorobenceno)
Introducción
Cristalización
La cristalización es una operación unitaria de aplicación muy amplia en la industria química, para la purificación de elementos que requieren de una alta pureza. De esta operación se pueden recuperara los disolventes ocupados en cada etapa.
El estado sólido se manifiesta de dos maneras:
- La amoría en donde los átomos o iones se encuentran en forma desordenada
- La cristalina donde estarán uniformemente distribuidos
Sólidos cristalinos: Son cuerpos sólidos limitados por superficies plana. Si los centros de las unidades materiales se reemplazan por puntos del sistema resultante se llama: reticulado, red cristalina o red espacial.
Tipos de sólidos cristalinos: Los cristales se pueden clasificar en cuatro tipos de acuerdo a la clase de partículas que forma en el cristal y las fuerzas que las mantiene juntas.
- Tipo metálico: Los átomos se encuentran unidos mediante un gas de electrones, los cristales son dúctiles.
- Tipo ionico: Atracción electroestatica entre los átomos que lo forman. Son duros, con puntos de fusión elevados y solubles en líquidos polares como el agua.
- Tipo covalente: Construido por átomos unidos mediante electrones compartidos. Presentan una dureza muy grande, un punto de fusión muy elevado y son insolubles en casi todos los solventes.
- Tipo molecular: Las moléculas que originan este tipo de cristal estan unidas por fuerzas de Vander Waals . Son blandos, con punto de fusión ey ebullición baja y soluble en líquidos covalentes.
Redes cristalinas: Se clasifican de acuerdo con las longitudes relativas de los tres ejes de la celda y las magnitudes de los tres angulso entre los ejes, asi existen siete distribuciones cristalográficas que se muestran a continuación
Sublimación
Es un proceso de purificación de sustancias sólidas utilizando amplia mente a escala industrial.
La importancia de este proceso radica en que un sólido puede igualar su presión de vapor rápidamente con la presión atmosférica sin pasar por el estado líquido. Este tipo de separación tiene la ventaja de no usar reactivos químicos, sino únicamente calor controlado.
La sublimación esta basada en la teoría del punto triple de una sustancia donde las tres fases (sólido, líquido y vapor) coexisten en equilibrio.
La sublimación es un proceso muy fácil para aquellos materiales que no poseen fuerzas intermoleculares fuertes. La mayoría de los materiales se subliman cuando se calientan por debajo de sus puntos de fusión y a presión reducida, y algunos otros se a la presión atmosférica.
Instituto Politécnico Nacional
Departamento de Ingeniería Química Industrial
Laboratorio de Química de los Hidrocarburos
Equipo:8
Objetivos
- Definir los sólidos cristalinos, red cristalina y celda unitaria
- Describir los tipos de sólidos cristalinos
- Explicar el proceso de cristalización
- Definir el concepto de sublimación
- Interpretar el diagrama de punto triple
- Purificar por sublimación el 1,4-diclorobenceno (para-clorobenceno)
Introducción
Cristalización
La cristalización es una operación unitaria de aplicación muy amplia en la industria química, para la purificación de elementos que requieren de una alta pureza. De esta operación se pueden recuperara los disolventes ocupados en cada etapa.
El estado sólido se manifiesta de dos maneras:
- La amoría en donde los átomos o iones se encuentran en forma desordenada
- La cristalina donde estarán uniformemente distribuidos
Tipos de sólidos cristalinos: Los cristales se pueden clasificar en cuatro tipos de acuerdo a la clase de partículas que forma en el cristal y las fuerzas que las mantiene juntas.
- Tipo metálico: Los átomos se encuentran unidos mediante un gas de electrones, los cristales son dúctiles.
- Tipo ionico: Atracción electroestatica entre los átomos que lo forman. Son duros, con puntos de fusión elevados y solubles en líquidos polares como el agua.
- Tipo covalente: Construido por átomos unidos mediante electrones compartidos. Presentan una dureza muy grande, un punto de fusión muy elevado y son insolubles en casi todos los solventes.
- Tipo molecular: Las moléculas que originan este tipo de cristal estan unidas por fuerzas de Vander Waals . Son blandos, con punto de fusión ey ebullición baja y soluble en líquidos covalentes.
Sublimación
Es un proceso de purificación de sustancias sólidas utilizando amplia mente a escala industrial.
La importancia de este proceso radica en que un sólido puede igualar su presión de vapor rápidamente con la presión atmosférica sin pasar por el estado líquido. Este tipo de separación tiene la ventaja de no usar reactivos químicos, sino únicamente calor controlado.
La sublimación esta basada en la teoría del punto triple de una sustancia donde las tres fases (sólido, líquido y vapor) coexisten en equilibrio.
La sublimación es un proceso muy fácil para aquellos materiales que no poseen fuerzas intermoleculares fuertes. La mayoría de los materiales se subliman cuando se calientan por debajo de sus puntos de fusión y a presión reducida, y algunos otros se a la presión atmosférica.
Experimentación
Pruebas de solubilidad
Sustancias solubles
Estén Bezoina
Soluble a t ambiente
|
Soluble con
calentamiento
|
|||
Sustancia
|
SI
|
NO
|
SI
|
NO
|
Cloroformo
|
X
|
X
|
||
Hexano
|
X
|
X
|
||
Alcohol Etílico
|
X
|
X
|
||
Tolueno
|
X
|
X
|
||
Acetona
|
X
|
X
|
||
Benzidrol
Soluble a t ambiente
|
Soluble con
calentamiento
|
|||
Sustancia
|
SI
|
NO
|
SI
|
NO
|
Cloroformo
|
X
|
X
|
||
Hexano
|
X
|
X
|
||
Alcohol Etílico
|
X
|
X
|
||
Tolueno
|
X
|
X
|
||
Acetona
|
X
|
X
|
||
Dibenzol Acetona
Soluble a t ambiente
|
Soluble con
calentamiento
|
|||
Sustancia
|
SI
|
NO
|
SI
|
NO
|
Cloroformo
|
X
|
X
|
||
Hexano
|
X
|
X
|
||
Alcohol Etílico
|
X
|
X
|
||
Tolueno
|
X
|
X
|
||
Acetona
|
X
|
X
|
||
Conceptos teóricos
Estados de la materia
Sólido: El “estado sólido” de la materia se refiere al estado una sustancia de energía condensada por pérdida de calor, con una densidad relativamente alta, una gran cohesión entre sus partículas que es mayor a la repulsión de sus cargas electromagnéticas y una gran resistencia a cambiar su estado de reposo de forma y volumen definidos cuando no está confinado.
Líquido: Al igual que los sólidos, tienen volumen constante. En los líquidos las partículas están unidas por unas fuerzas de atracción menores que en los sólidos, por esta razón las partículas de un líquido pueden trasladarse con libertad. El número de partículas por unidad de volumen es muy alto, por ello son muy frecuentes las colisiones y fricciones entre ellas.
Gas: Al igual que los líquidos, no tienen forma fija pero, a diferencia de ,estos, su volumen tampoco es fijo. También son fluidos. En los gases, las fuerzas de cohesión que mantienen unidas a las partículas son muy pequeñas. En un gas el número de partículas por unidad de volumen también es muy pequeño.
Plasma: En física y química, se denomina plasma al cuarto estado de agregación de la materia, un estado fluido similar al estado gaseoso pero en el que determinada proporción de sus partículas están cargadas eléctricamente y no poseen equilibrio electromagnético, por eso son buenos conductores eléctricos y sus partículas responden fuertemente a las interacciones electromagnéticas de largo alcance.
Super sólido: Este material es un sólido en el sentido de que la totalidad de los átomos del helio-(4) que lo componen están congelados en una película cristalina rígida, de forma similar a como lo están los átomos y las moléculas en un sólido normal como el hielo. La diferencia es que, en este caso, “congelado” no significa “estacionario”.
Super fluido: El superfluido es un estado de la materia caracterizado por la ausencia total deviscosidad (lo cual lo diferencia de una sustancia muy fluida, la cual tendría una viscosidad próxima a cero, pero no exactamente igual a cero), de manera que, en un circuito cerrado, fluiría interminablemente sin fricción.
Condensado de Bose-Einstein: Los científicos lograron enfriar los átomos a una temperatura 300 veces más baja de lo que se había logrado anteriormente. Se le ha llamado "BEC, Bose - Einstein Condensado" y es tan frío y denso que aseguran que los átomos pueden quedar inmóviles.
Superconductor: capacidad intrínseca que poseen ciertos materiales para conducir corriente eléctrica sin resistencia ni pérdida de energía en determinadas condiciones.
Superaislante: Los investigadores enfriaron láminas delgadas de nitrato de titanio hasta temperaturas próximas al cero absoluto, en presencia de un campo magnético. Sorprendentemente observaron que la resistencia eléctrica del material aumentaba aparentemente sin límite alguno.
Lo más sorprendente de este estado “súper aislante” es que éste aparece en determinados materiales que, bajo otras condiciones, se comportan como “súper conductores” con resistencia eléctrica nula. Los responsables de este descubrimiento han señalado ya la naturaleza “dual” entre estos dos estados de la materia.
Referencias Bibliográficas
http://es.wikipedia.org/wiki/Plasma_(estado_de_la_materia)
http://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_agregaci%C3%B3n_de_la_materia#Supers.C3.B3lido
http://es.wikipedia.org/wiki/Superfluido
