Struktura

Krystalizace

Krystalizace
 

Krystalizace patří mezi základní chemické operace, jimiž je možno dělit homogenní směsi. Krystalizací rozumíme vylučování pevné látky z roztoku, taveniny nebo plynného stavu v krystalické formě. Nejčastěji provádíme krystalizaci z roztoku, který předem přečistíme filtrací a zbavíme jej mechanických nečistot. Tuto metodu je možno použít k čištění krystalických látek. Krystalizace začíná vytvářením krystalizačních center (zárodků), z nichž vznikají krystaly.

 

Volnou krystalizací se vyvine malý počet velkých krystalů. Můžeme jí dosáhnout několika způsoby – změnou objemu / krystalizace volným odpařováním/, změnou tepoty /krystalizace volným chladnutím/, změnou složení rozpouštědla  /krystalizace vyvolaná změnou složení rozpouštědla/. Vždy je nutno připravit nasycený roztok, který vystavíme volné krystalizaci.

Rušená krystalizace. Nejdříve připravíme za horka nasycený roztok. Za stálého míchání kroiživým pohybem krystalizační nádobku prudce ochladíme. Vznikne velké množství malých krystalů, které odfiltrujeme od matečného louhu. Ten obsahuje zbytek krystalizované látky a zbytek nečistot. Rušenou krystalizaci používáme u látek, u nichž je rozdíl v rozpustnosti za studena a za horka dostatečně velký. Z roztoku nebo taveniny směsi tuhých látek oddělíme jednotlivé složky od sebe přerušovanou a opakovanou krystalizací. 

Frakční krystalizace využívá postupného vylučování látek při pomalém postupném ochlazování nasyceného roztoku. Podíl vyloučený při vyšší teplotě je nutno hned odstranit. Tato metoda se používá k čištění směsi látek.

Krystalizace probíhá v několika krocích. Prvním krokem je rozpuštění látky ve vhodném rozpouštědle. Dále následuje filtrace roztoku, vyloučení krystalů, jejich oddělení a sušení.

Vyloučení krystalů je možno uskutečnit několika způsoby – ochlazením nasyceného roztoku, odpařením rozpouštědla, srážením nebo vysolováním. Při překročení rozpustnosti rozpuštěné látky se začínají vylučovat krystaly. O nasycenosti roztoku /o tom, že roztok je zahuštěn ke krystalizaci/ se přesvědčíme u rychle krystalizujících látek tak, že kapku roztoku přeneseme tyčinkou na hodinové sklíčko. Když se kapka zakalí vyloučenými krystaly, je roztok dostatečně zahuštěn. U řady látek se na hladině nasycených roztoků vytváří krystaly vlivem chladného okolí.

Rychlost krystalizace určují tři samostatné procesy:

  • 1) vznik krystalizačních center,
  • 2) růst krystalů v důsledku přesycení roztoku (snížením teploty nebo odpařením části rozpouštědla),
  • 3) zvětšování krystalů vzájemným spojováním,

Jako krystalizačních zárodků se často používá malých krystalků krystalizující látky. Za určitých podmínek mohou na těchto zárodcích vzniknout velcí, dobře vyvinutí jedinci – monokrystaly. Každý krystal krystalizuje v určité krystalové soustavě.

 

Krystaly jsou tuhé látky, u nichž se rozložení stavebních částic (atomů, iontů, molekul) zákonitě periodicky opakuje. Krystaly mohou vytvářet agregáty, směsné krystaly, drúzy. Podrobně se krystaly zabývá krystalografie (nauka o krystalech) a krystalochemie (věda o prostorovém rozložení atomů v krystalech).

Krystaly se dají vypěstovat velmi jednoduše i v domácích podmínkách.

Některé z pravidelně vyvinutých krystalů je možno uvázat na nit a zavěsit do kádinky s nasyceným roztokem modré skalice tak, aby se nedotýkaly stěn kádinky ani sebe navzájem.

Je důležité kádinku přikrýt, aby odpařování neprobíhalo příliš rychle.    

 

Krystalizace vyvolaná změnou složení rozpouštědla – z roztoku se vyloučí látka, která je v dané směsi rozpouštědel nerozpustná. V praxi to provádíme tak, že k vodnému roztoku přidáváme alkohol, aceton nebo jiné méně polární rozpouštědlo, které je mísitelné s vodou. Ve směsi se překročí součin rozpustnosti rozpuštěné látky a začnou se vylučovat krystaly. U řady látek se na vzduchu vytváří tzv. krystalizační blána (plovoucí krystalky). Někdy přesycený roztok delší čas nekrystaluje. Počátek krystalizace je možno urychlit tzv. očkováním roztoku (přidáním několika krystalů dané látky) nebo třením tyčinky o stěny krystalizační nádoby. Vytváří se krystalizační centra, okolo kterých pak
začíná krystalizace. Tvar krystalů můžeme ovlivnit jednak rychlostí krystalizace a jednak přídavkem různých látek do krystalizujícího roztoku.

 

Krystalizace může probíhat na horké vodní lázni.

 




 

Obr. 1: Nákres aparatury - zahuštění roztoku na vodní lázni (krystalizační miska, kádinka s vodou, porcelánová síťka, trojnožka, Bunsenův kahan)

 

Výtěžek krystalizace – krystalizačním výtěžkem rozumíme poměr množství vykrystalizované látky k výchozímu množství látky. Závisí na povaze krystalizované látky, na přítomnosti nečistot, zvoleném způsobu krystalizace a na rozdílu rozpustnosti dané látky při zvolených teplotách.

Zdroje

  • BÍNA, J.. Malá encyklopedie chemie. Praha: Malá encyklopedie chemie, 1976, ISBN 04-619-70. 
  • HERCHEL, R.. Laboratorní technika. Olomou: Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 2011, ISBN |SBN 978-80-244-2857-4.
  • ZÝKA, J.. Analytická příručka. Praha: SNTL, 1966, ISBN 04-602-66. 

Obrázky


Video

Obrázek

Content voln   krystalizace obr.1

Obr. 2: Volná krystalizace

Obrázek

Content voln   krystalizace  vpravo obr.2

Obr. 3: Volná krystalizace

Obrázek

Content ru en  krystalizace

Obr. 4: Rušená krystalizace

Obrázek

Content skupina  krystal   modr   skalice

Obr. 5: Skupina krystalů modré skalice

Obrázek

Content dr za  krystal   chromanu  draseln ho

Obr. 6: Drůza krystalů chromanu draselného

Obrázek

Content krystalizace voln m odpa en m

Obr. 7: Krystalizace volným odpařováním

Obrázek

Content krystalizace  kamenn   soli

Obr. 8: Krystaly chloridu sodného NaCl

Odkaz

Růst krystalů (zrychlený záběr) - video

http://www.youtube.com/watchv=575BbJyUIdw&feature=player_detailpage

Zapamatuj si

Krystaly jsou tím větší, čím se rozpouštědlo pomaleji odpařuje.

Obrázek

Content krystaly skalice modr

Obr. 9: Krystaly skalice modré

Logolink