Cristalizarea fracționată
În chimie și inginerie chimică , cristalizarea fracționată este un tip de cristalizare care are loc, ca operație unitară , pentru precipitarea controlată a unui compus ( solut ) în soluție într-un solvent prin variația unui parametru fizic ( presiune , temperatură , concentrație ) . [1]
În cazul specific, termenul "cristalizare fracționată" înseamnă un proces în care o masă solidă conținând compuși diferiți este adusă dincolo de punctul de topire și, prin răcire (de obicei lentă) până la o temperatură precisă, se obține precipitarea solutului. ; nămolul este apoi trimis la separare. Adesea, această separare este urmată de o răcire suplimentară, cu o separare suplimentară a aceluiași compus, sau altul, cu valori de solubilitate mai mici - de unde și numele de cristalizare fracționată. Cristalizatorii sunt dispozitivele utilizate pentru a realiza o cristalizare industrială.
Un proces natural care are loc în litosferă este cristalizarea fracționată a lichidelor vulcanice. De fapt, magma femică (primară), ridicându-se spre suprafața pământului, pierde unele substanțe care se solidifică (putându-se solidifica la o temperatură mai mare comparativ cu substanțele acide), devin mai grele și apoi se așează pe fund. Ca o consecință a acestui proces, magma femelă se poate transforma (pierzând substanțe de bază) în magma sialică sau secundară, iar procesul invers nu poate avea loc.
Descrierea procesului
Procesul de cristalizare fracționată este aproape întotdeauna o operație discontinuă, realizată în loturi. Prin urmare, recunoaștem faze precise în acesta:
- Cristalizarea solutului, uneori numită cristalizare de echilibru
- Decantarea cristalelor din solvent, uneori numită fracționare Rayleigh
- Separarea cristalelor, uneori denumită în mod necorespunzător cristalizare la fața locului
Fracționarea în petrologie
Cristalizarea fracționată este unul dintre principalele procese geochimice și fizice care guvernează formarea magmelor în scoarța și mantaua pământului . [2] [3] Vorbim de cristalizare fracționată atunci când într-un topit de silicat cristalele segregatoare sunt separate de lichid, care, prin urmare, se schimbă în compoziție. Cristalizarea fracționată este cel mai puternic mecanism de diferențiere magmatică . [4] [5] [6]
Cristalizarea fracționată se efectuează, în general, în trei moduri, care reflectă condițiile geologice ale sistemului în care are loc procesul: diferențierea gravitativă, diferențierea prin flux sau presă de filtru.
Diferențierea gravitativă se realizează prin contrastul densității dintre faza lichidă și solidul (faza minerală) care se separă de aceasta. Dacă contrastul densității este suficient de mare, cristalele minerale segregate se pot concentra în partea inferioară a camerei magmatică sau în partea superioară, în funcție de densitatea solidului, respectiv mai mare sau mai mică decât densitatea lichidului. Ca răspuns la acest mecanism de diferențiere a lichidului rezidual, are loc o zonare compozițională în interiorul unei camere de magmă , cu termenii bogați în minerale stabili la temperaturi mai ridicate situate în general în partea inferioară și lichidele mai evoluate în partea superioară. În realitate, această situație răspunde condițiilor ideale ale sistemului, care rareori apar în natură. De obicei în interiorul camerei magmatică se generează mișcări convective care se combină cu diferențierea gravitativă și pot da o interpretare a unor dovezi petrografice care nu corespund modelului ideal descris mai sus. Un alt element de luat în considerare în procesul de diferențiere magmatică este că adesea distanța care separă zona de formare a magmei de locul în loc este foarte mare și este de obicei parcursă prin fracturi, cel puțin în litosferă .
Diferențierea pe flux se produce în sisteme eterogene, solid-lichide, în care magma curge laminarmente, de exemplu în interiorul firelor . În acest caz, solidele tind să se concentreze în partea centrală a fluxului, formând zone cumulitice, care prezintă atât variații texturale, cât și compoziționale ale mineralelor.
Mecanismul de diferențiere prin presare cu filtru are loc în condiții de cristalizare avansată a magmei și, prin urmare, este caracterizat printr-un raport mineral / lichid mare. Presa de filtru apare atunci când magma curge în fracturi și pori cu o dimensiune medie mai mică decât dimensiunea medie a mineralelor cristalizate sau în urma unei acumulări de solide în apropierea rugozității canalelor.
Fracționarea în industria petrolieră
Procesul de fracționare este utilizat în industria petrolieră pentru a separa trigliceridele cu o distribuție diferită a acizilor grași și puncte de topire diferite. Se mai numește iernare sau cu anglicism iarnație , deoarece inițial implică aducerea uleiului de bumbac la temperaturile de iarnă. [7] Principala aplicație este separarea uleiurilor solide la temperatura camerei, numite stearine sau unturi, de uleiurile fluide, numite și oleine. [8] Cearele, alcoolii grași cu lanț lung, pot fi, de asemenea, separați pentru a clarifica uleiurile care conțin urme de componente tulbure. [7]
Procesul permite separarea oleinei și stearinei de palmier sau miez de palmier, unt și ulei de mango, unt și ulei de karité etc. și pentru a îndepărta cerurile din resturile de coajă de semințe din uleiuri precum uleiurile de porumb sau de floarea-soarelui. [8]
Separarea termo-mecanică poate avea loc cu fracționarea uscată sau, atunci când randamentul este insuficient, cu solvent sau surfactanți. Răcirea lentă a uleiului formează o pastă compusă din cristale de trigliceride cu topire ridicată, imersate în lichidul format de trigliceride cu topire redusă. În uleiurile de cristalizare polimorfe, cu cât răcirea este mai lentă, cu atât puteți controla tipul de cristalizare care se formează. Faza lichidă este separată prin comprimarea pastei. Separarea și cristalizarea unei faze solide în sticlele de ulei expuse la frig este un exemplu clar de fracționare. Fracționarea surfactantului implică utilizarea unui mediu apos cu un agent de umectare, un surfactant. Separarea dintre faza solidă și cea lichidă are loc apoi într-o centrifugă. Fracționarea cu solvent implică utilizarea solvenților organici: hexan , acetonă , metanol etc. și separarea fazei lichide de cea solidă cu spălare simplă la temperatură scăzută.
Notă
- ^ chimicando.it - Cele mai bune resurse și informații despre subiectul: chemicando
- ^ Magmatism , pe geoastrovulcanologia.eu . Adus la 16 martie 2009 (arhivat din original la 21 martie 2009) .
- ^ Alex Strekeisen Arhivat 8 decembrie 2008 la Internet Archive .
- ^ Procese de diferențiere magmatică Arhivat 3 aprilie 2009 la Internet Archive .
- ^ http://www.terra.unimore.it/appunti/128.pdf [ link rupt ]
- ^ "Geologie" , Manuel Font Altaba, Alfredo San Miguel Arribas, Giuseppe Tanelli Publicat de Giunti, 1998 ISBN 8809213394 pagina 42
- ^ A b ARBaldwin, Destearining or winterizing, Encyclopedia Britannica Filed 23 iulie 2015 în Internet Archive .
- ^ a b B. Matthäus, Oil Technology, Springer Science + Business Media, p.23-92
Elemente conexe
linkuri externe
- Cristalizare simplă și cristalizare fracționată ( PDF ) [ link întrerupt ] , pe pharmacy.unich.it .
- „ Cristalizarea moleculelor mici” ( PDF ), pe acaschool.iit.edu . Adus la 12 noiembrie 2008 (arhivat din original la 3 martie 2016) .
- Cristalizare , pe albaweb.albacom.net . Adus la 16 martie 2009 (arhivat din original la 21 aprilie 2009) .
- Științele Pământului , pe scribd.com .
