Cristalização a partir de solução aquosa saturada

Páginas: 6 (1476 palavras) Publicado: 28 de abril de 2013
Relatório da Atividade Prática - 12/04/2013
Cristalização a partir de solução aquosa saturada

OBJETIVO
Estudo do processo de cristalização a partir de soluções supersaturadas.

INTRODUÇÃO
A Cristalização é o segundo processo de separação mais utilizado na indústria química. É uma operação de separação sólido-líquido, em queocorre a transferência de massa de um soluto de uma solução liquida, para uma fase cristalina. Um exemplo é a produção de sucrose a partir do açúcar de beterraba, em que a sucrose é cristalizada a partir de uma solução aquosa.
Na cristalização criam-se as condições termodinâmicas que levam as moléculas a aproximarem-se e a agruparem-se em estruturas altamente organizadas, os Cristais. Por vezes, ascondições operatórias não permitem obter cristais 100% puros verificando-se a existência, nos cristais, de inclusões (impurezas) de moléculas que também têm grande afinidade para o soluto.
O primeiro passo num processo de cristalização é a Nucleação. É necessário criar condições para as moléculas se aproximarem e darem origem ao cristal. A cristalização é baseada, simultaneamente, nos mecanismosde transferência de massa e de quantidade de movimento. A “driving force” para a cristalização é a existência de supersaturação (uma quantidade de soluto que não consegue se dissolver, ou seja, é quando se ultrapassa o limite de saturação) na mistura líquida. O estado de supersaturação é naturalmente muito instável, a partir daí é possível à nucleação. Mas, para haver cristalização é necessárioocorrer agitação ou circulação da mistura líquida, a qual o mesmo provoca a aproximação e choque entre as moléculas, ocorrendo transferência de quantidade de movimento. Muitas vezes, para tornar o processo de cristalização mais rápido, podem-se introduzir sementes (núcleos) no cristalizador.
A nucleação é etapa do processo, em que as moléculas do soluto “soltas” no solvente, como a se juntar emclusters(agregado atômico), em escala nanométrica (símbolo nm, corresponde a 1x10-9 metro). Esses clusters constituem o núcleo e só se tornam estáveis a partir de um certo tamanho crítico, que depende das condições de operação (temperatura, supersaturação, irregularidades, etc.). Se o cluster não atinge a estabilidade necessária ele redissolve. É no estágio de nucleação que os átomos se arranjam deuma forma definida e periódica que define a estrutura do cristal.
Depois de formado o núcleo, o cristal começa a crescer, e entramos na etapa de crescimento do cristal. A velocidade de agitação, o grau de supersaturação, a temperatura, etc. são parâmetros operatórios que condicionam a velocidade de crescimento dos cristais e as características do produto final. Por exemplo, um grau desupersaturação muito elevado dá origem a uma solução muito instável do ponto de vista termodinâmico, ocasionando uma velocidade de nucleação muito rápida, formando-se muitos núcleos simultaneamente, dando origem a um produto final formado por cristais muito pequenos.
A cristalização exige o conhecimento das relações de equilíbrio entre fases (líquido/sólido). Nas equações da velocidade de nucleação ou davelocidade de crescimento é preciso ter sempre em conta o afastamento do equilíbrio, ou seja, a diferença entre a concentração real existente na mistura e a concentração de saturação.
Uma das características do processo de cristalização é que o mesmo composto pode dar origem a formas cristalinas diferentes (polimorfismo), dependendo das condições do processo. Os diferentes tipos de cristais, quecorrespondem a condições termodinâmicas, no estado sólido, diferentes para o mesmo composto, terão propriedades distintas (velocidade de dissolução, ponto de fusão, forma, etc.) e, como tal, correspondem a produtos diferentes. É o caso, por exemplo, da produção do carbonato de cálcio, por cristalização, o qual pode ser fabricado em diferentes formas cristalinas. O controlo da forma cristalina do...
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