محتويات
خطوات عملية التبلور
تعتمد خطوات عملية التبلور على المراحل الآتية بالترتيب :
التنوي
العملية الأولية التي تحدث في تكوين بلورة من محلول أو سائل أو بخار ، حيث يتم ترتيب عدد صغير من الأيونات أو الذرات أو الجزيئات في نمط مميز لمادة صلبة بلورية ، مما يشكل موقعًا التي تترسب عليها جزيئات إضافية مع نمو البلورة.
تصنف عمليات التنوي على أنها غير متجانسة أو متجانسة ، يعتبر التنوي غير المتجانس أكثر شيوعًا ، ولكن الآلية المتجانسة تزداد احتمالية مع زيادة درجة التشبع الفائق أو البرودة الفائقة ، تختلف المواد اختلافًا كبيرًا في احتمالية أن تتبلور في ظروف تكون فيها الحالة البلورية هي الحالة المستقرة بطبيعتها ؛ الجلسرين مثال معروف لمركب عرضة للتبريد الفائق . [2]
نمو البلورات
مرحلة رئيسية في عملية التبلور ، ويتكون من إضافة ذرات أو أيونات أو سلاسل بوليمر جديدة إلى الترتيب المميز للشبكة البلورية ، وهي عملية جعل البلورة تنمو من خلال الاستمرار في إزالة مكون من المحلول ، يجب أن يكون التحريك كافيًا للحفاظ على كبريتات الكالسيوم معلقة لنمو البلورات ، تشكل العديد من الأملاح نوى وتبدأ في النمو البلوري بمجرد الوصول إلى ظروف مفرطة التشبع.
ما هو التبلور
التبلور هو تقنية تستخدم لتنقية المواد ، تقنية فصل لفصل المواد الصلبة عن المحلول .
يمكن تعريف التبلور على أنه العملية التي يتم من خلالها ترتيب ذرات أو جزيئات مادة ما في شبكة ثلاثية الأبعاد ومحددة جيدًا ، وبالتالي تقليل الطاقة الإجمالية للنظام ، عندما تتعرض مادة ما للتبلور ، ترتبط ذراتها أو جزيئاتها ببعضها البعض من خلال زوايا محددة جيدًا.
عند إضافة مادة صلبة في سائل وتقليبها ، تذوب المادة الصلبة في السائل ، ولكن عند إضافة المزيد من الصلابة إلى السائل ، تظهر نقطة لا يذوب بعدها المزيد من المواد الصلبة في السائل ، تسمى هذه النقطة نقطة التشبع ويسمى السائل محلول التشبع ، على الرغم من أن التبلور يمكن أن يحدث في الطبيعة ، فإن للبلورة أيضًا تطبيقات صناعية واسعة كخطوة فصل وتنقية في الصناعات الدوائية والكيميائية ، ومن أهم الأمثلة على التبلور :
- تبلور الماء لتكوين مكعبات ثلج .
- تبلور العسل عند وضعه في برطمان وتعريضه لظروف مناسبة.
- تكوين الصواعد والهوابط (خاصة في الكهوف).
- ترسب بلورات الأحجار الكريمة.
- تنقية مياه البحر
- فصل بلورات الشب عن العينات غير النقية
- في صناعة المستحضرات الصيدلانية ، يتم استخدام التبلور كعملية فصل وتنقية لتخليق وعزل البلورات المشتركة ، والمكونات الصيدلانية النشطة النقية (API) ، وتسليم الأدوية الرئوية المتحكم فيه ، وفصل الأيزومرات اللولبية.
- تطبيق مهم آخر للبلورة هو استخدامه للحصول على ملح نقي من مياه البحر. يمكن أيضًا استخدام التبلور للحصول على بلورات الشب النقية من الشب غير النقي ، من المعروف أن التبلور أكثر فعالية من التبخر لأنه يزيل أيضًا الشوائب القابلة للذوبان. [1]
ما اهمية عملية التبلور
يمس التبلور كل جانب من جوانب حياتنا من الأطعمة التي نتناولها والأدوية التي نتناولها ، إلى الوقود الذي نستخدمه لدعم مجتمعاتنا ، تمر غالبية المنتجات الكيماوية الزراعية والصيدلانية بالعديد من خطوات التبلور أثناء تطويرها وتصنيعها ، يتم تصنيع المكونات الغذائية الرئيسية ، مثل اللاكتوز والليسين ، باستخدام التبلور ، ويعتبر التبلور غير المرغوب فيه لهيدرات الغاز في خطوط أنابيب أعماق البحار مصدر قلق كبير لسلامة صناعة البتروكيماويات .
خطوات تجربة التبلور
- اختر مذيبًا مناسبًا ، تضمنت الاعتبارات الشائعة مقدار المذاب الذي يمكن إذابته (القابلية للذوبان) ومدى عملية معالجة المذيب (الأمان)
- قم بإذابة المنتج في المذيب عن طريق زيادة درجة الحرارة حتى يختفي جزيء المنتج الأخير ، في هذه الحالة ، يمكن ترشيح الشوائب غير القابلة للذوبان من المحلول الساخن
- تقليل القابلية للذوبان عن طريق التبريد أو إضافة مضاد للمذيبات أو التبخر أو التفاعل ، سيصبح المحلول مفرط التشبع.
- بلوري المنتج ، مع انخفاض القابلية للذوبان ، يتم الوصول إلى نقطة حيث تتكوّن البلورات ثم تنمو ،يجب أن تتكون بلورات المنتج عالية النقاء ويجب أن تبقى الشوائب في المحلول.
- اسمح للنظام بالوصول إلى التوازن بعد التبريد (أو توقف طريقة تبلور أخرى).
- تصفية وتجفيف المنتج المنقى. [3]
طرق التبلور
ينتج عن عملية التبلور تغيير مادي في الأشياء ، يؤدي إلى تكوين الهياكل البلورية ، التمييز الواضح بين عمليات التبلور غير ممكن ، يمكن تمييز عمليات / تقنيات التبلور بالطريقة التي يتم بها إنشاء التشبع الفائق ، أكثر أنواع التبلور شيوعًا هي:
تبلور التبريد
العديد من المواد ، عند إذابتها في مذيب ، تشكل بلورات عند التبريد في ظروف مواتية في هذه العملية. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة ليست شائعة جدًا ولها العديد من القيود. عادة ، يتم تسخين المادة ثم تركها تبرد بهذه الطريقة.
التبلور التبخيري
إنه أكثر شيوعًا من تبلور التبريد ، تبخر مياه البحر يترك الملح وراءه ، تترسب بلورات المادة النقية بعد تبخر المحاليل ، لكن هذه الطريقة تتطلب تركيزًا عاليًا للمادة الموجودة في المحلول ، لذلك ، يجب أن تكون نسبة كتلة المذاب / المذيب عالية. [4]
الترسيب
في الترسيب ، يتم إنشاء التشبع الفائق عن طريق خلط تيارين. أكثر أشكال الترسيب شيوعًا هي: التبلور التفاعلي ، تبلور تحول الأس الهيدروجيني و التبلور المضاد للمذيبات (أو الاستخراجي) ، في التبلور التفاعلي ، يتم تكوين الطور الصلب نتيجة تفاعل بين المكونات التي كانت موجودة أصلاً في (اثنين) من تيارات التغذية ، أمثلة معروفة جيدًا للأيونات التي تتغير حالتها مع الأس الهيدروجيني هي على سبيل المثال الكربونات والفوسفات. في صرخة تحول الأس الهيدروجيني . [5]
كيف تحدث عملية التبلور
- البلورة مركب صلب غير نقي ، أضف ما يكفي من المذيب الساخن فقط لإذابه تمامًا ، تحتوي القارورة بعد ذلك على محلول ساخن ، حيث تتحرك الجزيئات الذائبة – كل من المركب المطلوب والشوائب – بحرية بين جزيئات المذيب الساخنة.
- عندما يبرد المحلول ، لم يعد المذيب قادرًا على الاحتفاظ بجميع جزيئات الذائبة ، ويبدأون في ترك المحلول وتشكيل بلورات صلبة ، أثناء هذا التبريد ، يقترب كل جزيء مذاب بدوره من بلورة متنامية ويستقر على سطح البلورة.
- إذا كانت هندسة الجزيء تتناسب مع هندسة البلورة ، فمن المرجح أن تبقى على البلورة أكثر من رجوعها إلى المحلول ، لذلك ، تتكون كل بلورة متنامية من نوع واحد فقط من الجزيء ، المذاب.
- بعد وصول المحلول إلى درجة حرارة الغرفة ، يتم وضعه بعناية في حمام جليدي لإكمال عملية التبلور ،ثم يتم ترشيح المحلول المبرد لعزل البلورات النقية وتشطف البلورات بمذيب مبرد. [6]
عملية التبلور الجزئي
إعادة التبلور ، المعروفة أيضًا باسم التبلور الجزئي هو طريقة لتنقية المواد بناءً على الاختلافات في قابلية الذوبان ، ينقسم عن طريق الاختلافات في التبلور (تشكيل البلورات) ، إذا سمح لمزيج من مادتين أو أكثر في المحلول بالتبلور ، على سبيل المثال عن طريق السماح بانخفاض درجة حرارة المحلول ، فإن المادة المترسبة ستحتوي على أكثر من أقل المواد قابلية للذوبان ، ستعتمد نسبة المكونات في الراسب على منتجاتها القابلة للذوبان، إذا كانت منتجات الذوبان متشابهة جدًا ، فستكون هناك حاجة إلى عملية متتالية لتفعيل الفصل الكامل ، غالبًا ما تُستخدم هذه التقنية في الهندسة الكيميائية للحصول على مواد نقية جدًا ، أو لاستعادة المنتجات القابلة للبيع من محاليل النفايات . [7]
