DIAGRAMAS SOBRE CRISTALIZACIÓN

Introducción

•Como en cualquier operación de separación controlada tanto por la velocidad de transporte de materia como de calor, donde se llevan a cabo las operaciones de cristalización hemos de hacer uso de los datos de equilibrio, entálpicos y cinéticos.

•El equilibrio en los procesos de cristalización se alcanza cuando la disolución está saturada y la relación de equilibrio para los cristales grandes es la curva de solubilidad.

Datos de Equilibrio•Los datos de equilibrio al no ser predecibles

teóricamente se limitan a las determinaciones experimentales de los correspondientes de solubilidad para disoluciones o de congelación para fundidos y se dan en forma gráfica.

•El equilibrio en los procesos de cristalización se alcanza cuando la disolución está saturada y la relación de equilibrio para los cristales grandes es la curva desolubilidad.

Las relaciones de equilibrio para los sistemas de cristalización se presentan en forma de curvas de solubilidad. En estas curvas la solubilidad se expresa comúnmente en por ciento de peso de soluto a peso de solvente.

Las curvas de solubilidad representan la solubilidad de soluciones saturadas adiferentes temperaturas.

• Sobresaturación.

a. Region metaestable, donde el soluto en exceso a la concentracion de equilibrio se deposita en cristales ya existentes (sembrados o formados por nucleacion)pero no forma cristales nuevos o nucleos

b. Region intermedia, donde el soluto en exceso a la concentracion de equilibriose deposita en cristales existentes y forma nuevos Nucleos

c. Region labil, donde la formacion de cristales nuevos o nucleos ocurre en formaespontanea a partir de una solucion que no contiene cristales o semillas

• En la Figura 23.8 se representa el diagrama concentración-temperatura para una sal típica, mostrando las regiones de sobresaturación y nucleación.

• A. Sobresaturación por enfriamiento. Se utiliza cuando la solubilidad del soluto varia sensiblemente con la temperatura.

• B. Sobresaturación por enfriamiento evaporativo• Tambien se utiliza cuando la solubilidad del

soluto es muy sensible a la temperatura.

La línea quebrada eagfhij representa la solidificación completa de la disolución líquida para formar varias fases sólidas.

El área pae representa mezclas de hielo y disolución saturada. Toda disolución que contenga menos del 16,5 por 100 de MgSO, deposita hielo cuando la temperatura alcanza la línea pu.

La línea quebrada abcdq es la curva de solubilidad. Cualquier disolución más concentrada que 16,5 por 100 precipita, al enfriar, un sólido cuando la temperatura alcanzaesta línea.

• Las entalpías están referidas a 1 Ib de mezcla total, con independencia del número de fases de la mezcla.

• pabcdq representa entalpía de disoluciones no saturadas de MgSO

• El área eup representa las mezclas en equilibrio de hielo y disoluciones congelantes de MgSO.

• El punto n m representa hielo a 32 “F. El triángulo isotérmico (25 ‘F) uge representa las entalpías de todas las combinaciones de hielo con eutéctico parcialmente solidificado o de eutéctico parcialmente solidificado con MgSO,. 12H,O.

• El área abfg representa los puntos entalpía-concentración para todos los magmas consistentes en cristales de MgSO, . 12H,O y aguas madres.

• El triángulo isotérmico (35,7 “F) bhf muestra la transformación de MgSO,. 7H,O en MgSO,. 12H,O, y esta área representa mezclas de una disolución saturada que contiene 21 por 100 de MgSO,, MgSO, *7H,O sólido y MgSO,. 12H,O sólido.

• El área cihb representa todos los magmas de MgSO, . 7H,O y aguas madres.

• El triángulo isotérmico (118,8 ‘F) cji representa las mezclas formadas por una disolución saturada que contiene 33 por 100 de MgSO,, MgSO,. 6H,O sólido y MgSO,. 7H,O sólido.

• El área dfjc representa las entalpías de MgSO, *6H,O y aguas madres. El triángulo isotérmico (154,4 “F) dkl representa mezclas de una disolución saturada que contiene 37 por 100 de MgSO,, MgSO,. H,O y MgSO, * 6H,O.

• El área qrkd es parte del campo que representa disoluciones saturadas en equilibrio con MgSO,. HzO.

• En la Figura 23.2 se da el diagrama de solubilidad del S0,Na2 en agua a 1 atm de presión.

•En la Figura 23.3 se representa el sistema P-metilnaftaleno y P-cloronaftaleno (ambos compuestos forman disoluciones sólidas).

•En la Figura 23.4, se da el diagrama de solubilidad para el sistema cloruro sódico y agua.

• en la Figura 23.5 se• recogen en

representación gráfica entalpía específica expresada en KJ/kg de disolución frente a concentración expresada como fracción másica de CO,Na, en disolución, los datos entálpicos correspondientes a la disolución en agua de carbonato sódico.

• En la Figura 23.6 se dan los correspondientes para el sistema sulfato sódico-agua.