Critalización de sustancias orgánicasDescripción completa
se presentan los tipos de cristalizadores utilizados en la industriaDescripción completa
Descripción completa
cristalizacion simple
tECNICA DE CRISTALIZACION
CristalizaciónDescripción completa
cristalización del sulfato de cobre pentahidratado (II)
Determinar de forma experimental la recristalización y los cambios tras usar diversos compuestos orgánicos.
CristalizaciónFull description
Descripción completa
Descripción completa
Descripción: Laboratorio química
Descripción completa
Cristalización, proceso...Descripción completa
Descripción completa
descripción de la teoría de la Cristalización.
Descripción completa
Cristalizacion
1)una solucion de Ba(NO3)2 que procede de un evaporador contiene 30.8 Kg de
Ba(NO3)2/100 Kg de h2O y pasa a un cristalizador donde se enfria y
cristaliza nitrato de bario. El enfriamiento produce una evaporacion del
10% de agua presente en la solucion original. Calcule lo siguiente para una
alimentacion de 100 Kg totales de solucion.
a)el rendimiento de cristalizacion cuando la solucion se enfrie a 290°K
(17°C) si la solucion es de 8.6 Kg Ba(NO3)2/100 Kg de H2O
b)el rendimiento a enfriar a 203 °K donde la solubilidad es 7 Kg
Ba(NO3)2/100 Kg H2O
Solucion
" W = agua evaporada
F=licor "
madre ________"______ S=solucion remanente
--------------->"_____________ "-------------------->
C=cristales
formados
a)Datos
solubilidad a 290°K= de 8.6 Kg Ba(NO3)2/100 Kg de H2O
W=10% de H2O presente en F
F=100 Kg
Balance de de Ba(NO3)2
F* 30.6 = S*7 + C
100+30.6 100+7
C=18.6064
2)La solucion de partida o inicial de NaOH contiene 79 gr/l de H2O. la
densidad de la solucion vaporizada a 30°c es de 1.555 gr/cc lo que
corresponde a la concentracion de 840 gr/l de solucion. Determinar la
cantidad de agua evaporada por tonela de solucion inicial.
Solucion
Xini= 79 Kg/m^3 =0.073
1000 + 79 Kg/m^3
Xfin= 840 Kg/m^3 =0.54
1555 Kg/m^3
calculo de la cantidad de agua evaporada por tonelada de la solucion
inicial:
W=Gin*(1- Xini) = 1000*(1- 0.073)=864.81 Kg de H2O
( Xfin) ( 0.54 )
3) En un evaporador entran 1.4 ton de solucion al 9% se evapora a presion
atmosferica hasta la concentracion final de 23%(masa). La solucion diluida
entra su concentracion a la temperatura de 18°C. la temperatura de
ebullicion en el aparato es de 105°C. el consumo de vapor calentado Peb=2
atm constituye 1450 Hg/h, la humedad de este vapor es de 9,5%. Determinar
la perdida de calor desde el aparato al medio ambiente.
4)La capacidad de un evaporador respecyo a la solucion es de 2650 Kg/h.
la concentracion inicial es de 5 gr/l de H2O la concentracion de la
solucion despues de vaporizarla es de 295 gr por litro de solucion. La
densidad de solucion concentrada es de 1189 Kg/m^3. determinar la capacidad
del aparato respecto a la solucion concentrada.
Solucion
Datos
W=2650 Kg/h
δ H2O=1000 gr/l
X1= 5 gr =0.0497
(1000 + 50) gr
X2= 295 gr =0.2481
1189 gr/l*1 l
se sabe que Gin*Xin=Gfin*Xfin
Gfin=2650 Kg*h*0.0497=53.085 Kg/h
0.2481
5)Hallar el calor especifico de la solucion acuosa al 25% de sal sodica del
acido salicilico C6H4(OH)COONa
solucion
como el % es mayor al 2% usaremos:
C=4190*(1-X)+Ci*X
Ci es el calor especifico de la solucion anhidra
Ci=7*75+5*96+3*16.8+26=1105.625 J/Kg*°K
160
Csol=4190*(1-0.25)+1105.625*0.25=3418.9 J/Kg/K
6) Una solucion salina que pesa 1200 Kg y que tiene 25% en peso es de
Na2CO3 se enfria hasta 298°K, la sal de cristalizacion como decahidratado.
Cual sera el rendimiento de cristales de Na2CO3 anhidra/100 Kg H2O. proceda
a los calculos en los siguiente casos:
a)supongamos
b)supongamos que el 8% del peso total de la solucion se pierde por
evaporacion de agua durante el enfriamiento.
Solucion
a)Peso Mol Na2CO3=106
Peso Mol H2O = 18.02
Peso Mol Na2CO3.10H2O=286.2
A t=20°C=298°K solubilidad =21.5 Kg Na2CO3/100 KgH2O
___________ C=W H2O
______________"____
" "
" Enfriador "
---------" Cristalizador "---------- B= N Kg Na2CO3 (21.5 Kg Na2CO3)
"_________________"
100 Kg H2O
A=12000 Kg Na2CO3 "
"____________ D=M Kg cristales
Na2CO3.10H2O
25% SAl
reaccion:
Na2CO3+10H2O—Na2CO3.10H2O
Balance de materia para el agua
E=S
entrada
12000Kg sol*(1-0.25)Kg agua=9000 Kg agua
Kg sol
Salida
En C W=0
En B N Kg sol*100 Kg agua
(21.5+100)Kg sol
En D M Kg cristales Na2CO3.10H2O*10*18.02 Kg H2O
286.2 Kg
Na2CO3.10H2O
igualando
9000=N*100 + M*10*18.02 .... (1)
121.5 286.2
Balance de materia para el Na2CO3
E=S
entrada
0.25*1200=3000 Kg Na2CO3
Salidas
En C W=0
En B N Kg sol* 21.5 Kg agua
(21.5+100)Kg sol
En D M Kg cristales Na2CO3.10H2O*106 Kg H2O
286.2 Kg
Na2CO3.10H2O
igualando
3000=N*21.5 + M*106..... (2)
121.5 286.2
resolviendo (1) y (2)
N = 7468.29 Kg Sol
M=4531.91 Kg Cristales Na2CO3.10H2O
b)Peso de agua evaporada=0.08*12000=960 Kg
Del balance de agua 9000-960=N*100 + M*180.2 … (1)
121.5 286.2
Del balance de Na2CO3 3000=N*21.5 + M*106 .... (2)
5. 286.2
N=5629.8 Kg Sol
M=5410.2 Kg cristales de Na2CO3.10H2O
7)una solucion consta de 0.7 m^3 de H2SO4 (al 100%), 400 Kg de solucion de
vitriolo azul (CuSO4.5H2O) y 1.4 m^3 de H2o
determinar
a)Calor especifico
b)La cantidad de vapor saturado seco (P=1atm) necesaria para calentar la
solucion de 12 a 58 °C. las perdidas de calor por el aparato en el periodo
de calentamiento de la solucion constituye 255100 KJ
Solicion
a) Masa de H2SO4=V H2SO4*δ H2SO4=0.7m^3*1841 Kg/m^3=1288.7 Kg H2SO4
Calculos de los calores atomicos de los compuestos:
Del H2SO4
98.08*C1=2*18+1*31+4*25.1
C1=1,70677 KJ/Kg°K
Del CuSO4.5H2O
249.68*C2=1*26+1*31+9*25.1+10*18
C2=1.85397 KJ/Kg°K
Del agua
18.02*C3=2*18+1*26.1
C3=3.446 KJ/Kg°K
Masa total= Masa H2SO4+Masa vitriolo+Masa H2O
=1288.7+400+1.4*1000=3088.7 Kg
calculo de la mezcla
x1=1288.7 x2= 400 X3= 1400
3088.7 3088.7 3088.7
Qcal=3088.7*2.5142*(58-12)=357218.03884
γ vapo cal=2676 Kj/Kg (a 1 atm)
X=1 Vapor seco
G vapor = Q = 612318.03884 KJ=228.81 Kg
γvap*X 2676 KJ/Kg
8) La didolucion saturada que contiene 1500 Kg de Kcl a 360°K se enfria en
un deposito abierto a 290°K. si la densidad relativa de la disolucion es de
1.2 y la solñubilidad del cloruro de potasio es de 53.35 por 100 parytes de
agua a 360 °K y 360 34.5 a 290°K
a)la capacidad del deposito requerido
b)el peso de crsitales obtenidos, despreciando las perdidas de agua por
evaporacion.
Solucion
Resolviendo solubulidad en peso a 360°K, 1500 Kg de Kcl
S=1500* 100 =2811.621 Kg de agua
53.35
masa total de la solucion
W=1500+2811.621=4311.621 Kg
La densidad de la solucion
D sol=1.2*1000=1200 Kg/m^3
La capacidad del tanque
C=4311.621=3.5930
1200
Calculo de la masa de KCl siduelto en 2811.621 Kg de agua a 290°K
W=2811.621*34.5=970.0092 Kg
100
La masa de cristales obtenidos
1500-970.0092=529.99 Kg
9) La solubilidad del NH4 es de 36gr/l de agua, la densidad de la solucion
vaporizada a 26°C es 1325 gr/l lo que corresponde a la concentracion de la
solucion
esta ultima se halla utilizando 24 ml de HCl 10N en una muestra de 20 ml de
solucion vaporizada determinar:
a)Xini
b)Xfin
c)W
Solucion
a)Tomamos como base 1 litro de solucion
W NH4OH = 36gr
W H2O=1000 gr
10)una solucion consta en 0.7 m^3 de H2SO4 (100%) 400 Kg de Na2SO4 y 1.4
m^3 de agua (d H2SO4=1.8305) hallar el calor especifico de la solucion
Solucion
C=4190*(1-X)+C1*X
C1=2*26+1*22.6+4*16.8=0.9986 KJ/Kg PM Na2SO4=142
142
Hallamos X
Peso del H2SO4=δ*V=1830.5 Kg/m^3*0.7*m^3=1281.35 Kg
Peso del Agua=δ*V=1000*Kg/^3*1.4m^3=1400Kg
Peso de Na2SO4=400 Kg
Peso total=1281.31+400+1400=3081.35 Kg
X=W Na2SO4= 400 =0.1298
W total 3081.5
C=4190*(1-0.1298)+998.6*0.1298=3775.7563 KJ/Kg°K
11) Hallar el consumo inicial si la capacidad de un evaporador es de 2.650
m^3/h. la cocnetracion inicial constituye 50 gr/l y final 295 gr/l dedido a
deficiencias de manejo hay una perdida de capacidad de 10% considerar la
densidad de la solucion=1.6 gr/cc
Solucion
De la ecuacion
W=Gini*(1 - Xini )
( X fin)
por condicion del problema
W=2.650m^3/h*1600 Kg/m^3*0.9=3816 Kg/h
12)El calor absorbido cuando se disuelve isotermicamente a 18°C, 1 mol de
MgSO4.7H2O en una gran cantidad de agua de 3180 calorias. Cual es el calor
de cristalizacion de 1 gr de MgSO4.7H2O . se supone que los efectos
calorificos de disolucion son despreciables.
Solucion
Pm MgSO4.7H2O= 346.5 gr/mol
Por lo tanto los 3180 cal correspondiente a esta cantidad de gramos y el
calor de cristalizacion de MgSO4.7H2O es
3180 =12.9006 cal/gr
246.5
13) se desea obtener un acido de optimas condiciones para la purificacion
de minerales. Que cantidad de agua es necesario para evaporar 1 m^3 de
H2SO4 (d =1560) 62 % en masa para obteber acido con una densidad de 1840
Kg/m^3 (98.7% de masa) de que volumen acabara el acido concentrado obtenido
Solucion
Solucion
" W = agua evaporada
1m^3 H2SO4 "
________"______ F2=solucion remanente
--------------->"_____________ "-------------------->
Balance de agua
Agua qie ingresa = 1 m^3*1560Kg sol*(1-0.622) Kg Agua*589.68 Kg de agua
m^3 sol
Kg Sal
agua que sale = F2*1840 Kg Sal*(1-0.987) Kg agua + W Kg agua=23.92F2+W
m^3 sol Kg Sal
Balance del acido
Acido qie ingresa = 1 m^3*1560Kg sal*0.622 Kg acido*970.32 Kg de acido
m^3 sol Kg
Sal
acido que sale = F2*1840 Kg Sal*0.987 Kg acido =1816.08 F2
m^3 sal Kg Sal
970.32=1816.08*F2
F2=0.5343 m^3
W=576.89 Kg de agua
Cantidad de agua evaporada=5769.89 Kg
Volumen de acido concentrado=0.5343 m^3 sol de acido
14) Hallar el calor especifico de la solucion a 40% de la sal potasica de
acido acetico
15) que se entiende por cristalizacion fraccionada
expliquese con la ayuda de un diagrama como se puede explicarse esta
operación a una mezcla de cloruro sodico y nitrato sodico, teniendo en
cuenta los siguientes datos
a 293°K la solubilidad del cloruro sodico es de 36 partes por 100 de agua y
la del nitrato sodico de 88 gramos por 100 de agua. A esta temperatura una
disolucion saturada que contenga ambas series contedra 25 partes de cloruro
de agua. A 373°K estos valores son de 40, 176 y 160 respectivamente por 100
de agua.
Solucion
Con los datos disponibles se construye una representacion grafica de partes
de NaCl por 100 de agua frente apartes de NaNO3 por 100 de agua, tal como
se muestra en la sgt figura. Tanto con respecto al NaCl como al NaNO3 a 293
y 373°K respectivamente
A este sistema se le puede aplicar la cristalizacion fraccionada en forma
que se infica a continuacion:
"
40 " \
" \ a 373°K
36 "\ \
" \ \
25 " A \
" \ a 293°K \
17 " \ -------------\ B
" D \ \
" \ \
"______\_C_______\__________________
0 59 88 160 176
se prepara una solucion de NaCl y NaNO3 a 37.°K esta solucion esta
representada por el punto B y sobre la base de 100 partes de agua contiene
17 partes de NaCl y 160 partes de NaNO3
la solucion se separa del solido resdual y despues se enfria hasta 293"°K
al hacer esto la composicion de la solucion se desplaza a lo largo de la
linea BD
en el punto D esta situado sobre AC que representa soluciones daturadas de
NaNo3 pero no de NaCL por tanto la solucion todavia contiene 17 partes de
NaCl y ademas esta saturada con 68 partes de NaNO3. es decir se han formado
(160-68)=92 partes de cristales de NaNO3 puro que se pueden retirar de la
solucion y lavarse.
En esta forma se han separado a partir de una mezcla de NaNo3 y NaCl
cristales de NaNO3 relativamente pueros, dependiendo de la eleccion de las
condiciones y del tamaño de las particulas
El porcentaje de NaNo3 recuperado a partir de la solucion saaturada a
373°Kes (92*100)/160=57%
16) Que cantidad de agua es necesario evaporar de 1m^3 de acido sulfurico
de d=1560Kg/m^3 (65.2% masa) para obtener acido con δ=1840 Kg/m^3 (98.7%
masa)
Solucion
Gin=1560
Xin=0.652
Xfin=0.987
W=Gin*(1- Xin )=1560*(1- 0.625) =529.5 Kg
( Xfin) ( 0.987)
Balance de materia
1560-529.5=1030.5 Kg de acido
1m^3----- 1840 Kg acido
X -------- 1030.5 Kg acido
X=0.560 m^3=560 litros
17)Determine el calor especifico de una mezcla compuesta de 2 litros de
agua, 8Kg de hielo y 5Kg de sal comun
Solucion
δ H2O=1000 Kg/m^3
M H2O= δ H2O*V H2O=1000 Kg/m^3*2*10-3 m^3=2Kg deAgua
Masa total=M=2+8+5=15
18)Aprovechando la regla de linealidad, determinar la Teb de la anilina
bajo vacio de 0.8 atm. Es decir la presion residual de Pabs=0.2 atm, se
conoce que la temperatura es de 160°C, la presiondel vapor saturado de
anilina es 300 mmHg y a la presion atmosferica de Teb de la anilina es
184°C.
Solucion:
Usando patron Hxano: del diagrama
P1=300 Q1=49.2
P2=760 Q2=69
K= t1 - t2
O1-O2
K= (160-184)=1.21
(49.2-69)
usando una presion de 147 mmHg, la temperatra de ebullicion del hexano es
24.5
( 160 – T ) =1.21 Teb=130.1°C
(49.2-24.5)
19)valiendose de la regla de Babo determinar la depresion de temp. Para la
solucion acuosa al 25% de cloruro de calcio a la presion absoluta de 0.5
atm.
Solucion:
Utilizando una tabla para encontrar la sol. Acuosa al 25% de CaCl2 a
presion atmosferica (1.033 atm) hierve a una temperatura de 107.5°C, luego
utilizando la tabla de vapor de agua saturado en funcion de la temp.
Veremos que es igual a 1.345 atm. La relacion entre las presiones de vapor
de la solucion y el agua a la misma temperaturas de 107.5°C es
P = 1.033=0.77
Po 1.345
De acuerdo a la regla de babo esta relacion conserva su valor constante
para todas las temperaturas de ebul. de la solucion, por tanto a la
temperatura t
P' = 0.5 =0.77 Po'=0.55/0.77=0.65 atm
Po' Po'
Hallamos la temperatura de ebullicion del agua a Po'=0.65 atm que es igual
a la temperatura de ebullicion de la solucion de cloruro de calcio a P'=0.5
atm
Para Po=0.65 t=87.5°C
La temperatura de ebullicion del agua a p=0.5 atm es igual a 80.9°C
La depresiacion es 87.5-80.9=6.6C
20)Hallar el calor especifico para soluciones de Nacl al 40%
Solucion:
21)Se enfria lentamente hasta la temperatura de 20°C una solucion de 30% de
Na2CO3 que pesa 10000 Kg. Los cristales formados son de Na2CO3 a 20°C es
21.5 de sal anhidra por 100 partes de agua. Durante el enfriamiento se
pierde evaporacion el 3% de la solucion original.
Cual es el peso de NaCO3.10H2O formado.
Solucion
________________> V=3% de F=300 Kg de H2O
"
F=10 000 Kg -------> "
30% NaCO3 "________________> C=Peso de NaCO3.10H2O
70% H2O Na2CO3=0.215*X
H2O=X
Balance de H2O
WH2O=WH2O*V-WH2O en NaCO3.10H2O + X
7000=300+(180/286)*C+X
6700=X+(180/286)*C ……… (1)
Balance de Na2CO3
W en F=W en NaCO3.10H2O +0.215* X
3000=(160/286)*C+0.215*X … (2)