Mavzu 1Kristallanish. Qotishmalardagi kristallanish. Kristallarning paydo bolishi. Kristallarning kopayishi. Eritmalarning kristallanishi. Vakuum kristallizatorlar

Mavzu
1Kristallanish.Qotishmalardagi kristallanish. Kristallarning paydo bolishi. Kristallarning kopayishi. Eritmalarning kristallanishi. Vakuum kristallizatorlar
Reja:
Kristallarning paydo bolishi.
Qotishmalardagi kristallanish
Kristallarning kopayishi
Eritmalarning kristallanishi
Vakuum kristallizatorlar
Kristallilik darajasi qattiq moddalarning fizikaviy-kimyoviy xususiyatlaridan, shu jumladan barqarorligidan eng muhim xususiyati sanaladi. YAgona jarayon sifatida kristallashnish tushunchasi ko‘p komponentli suyuq fazalardan bir komponentli qattiq suyuq fazalarni olishni tavsiflaydi (Mullin, 1993). U qotishma yoki eritmalardan qattiq kristall moddalar olishga qo‘llanilishi mumkin. Eritmaning kristallanish darajasi eng muhim sanaladi. Sof, quruq qattiq moddalar olish uchun suyuqlik fazasidan qattiq moddalarni ajratish kerak. Bu qoidaga ko‘ra sentrifugalash yoki filtrlash va quritish orqali amalga oshiriladi . Kristallanishning muhimligi tozalash jarayonida mahsulotning fizikaviy xususiyatlariga erishishda yotadi . Kristall kukun oson qayta ishlanadi, barqaror bo‘lib, yaxshi oquvchanlik xususiyatiga va tashqi ko‘rinishga ega.
Bug‘dan kristallanish tabiiy shaklda sovuq nam havo shakllanishida sodir bo‘ladi, sublimatsiya va liofilizatsiya jarayonlarida foydalaniladi. Uskunalar sifatida ixtisoslashtirilgan kondensator ko‘rib chiqilishi mumkin, bunda asosiy muammo kristallashtirish issiqligini bartaraf qilish va qattiq kondensatdir. Kondensatorlar qoidaga ko‘ra parallel o‘rnatilgan bo‘lib, shuningdek qo‘l yordamida o‘chirilishi mumkin, sublimatsiyani to‘xtatmasdan eritma olish mumkin. Bu jarayon kelgusida ko‘rib chiqilmaydi.
Farmatsevtika sanoatida kristallanish odatda kichik miqdordagi eritmalarda, qobiqqa ega va ko‘chiriladigan idishlarda o‘tkaziladi. Kristallanish sharoitlari mos soflik, kristall shakli qoidaga ko‘ra tajriba yo‘li bilan aniqlangan. Kristallanishni nazorat qiladigan asosiy omillarni o‘rganish muhim ahamiyatga ega. Bu tadqiqotlardani ko‘plab axborotlar tayyorlangan eritmani sinchiklab o‘rganishda olinadi. Ular kristallanish jarayonining ikki bosqichini ko‘rsatadi: kristallarning paydo bo‘lishi va o‘sishi.
Nukleatsiya kristall atrofida ko‘payadigan kichik yadrolarning shakllanishini tavsiflaydi. Paydo bo‘lmasdan kristallarning ko‘payishi sodir bo‘lmaydi.
1Xorijiy adabiyotlardan olingan mavzular
Qotishmalardagi kristallanish
Qotishma bir materialdan tayyorlangan suyuqlik shaklida yoki ikki yoki undan ortiq materialdan gomogen suyuqlik shaklida aniqlanishi mumkin. Bu tizimdagi kristallanish quyidagi ketma-ketlik bilan tavsiflanadi : haddan tashqari sovutish, kurtaklarning shakllanishi va kristallarning ko‘payishi. Agar bir komponentli suyuqlik bir qator bosqichda sovutilsa, haddan ortiq sovutish kristall ildizlari shakllanguncha va o‘sish boshlanguncha davom etadi. Metabarqaror suyuqlik eritish nuqtasidan quyida bo‘ladi, uni faqat sovutish yo‘li bilan kiritish mumkin. Bu metabarqaror sovutish sohasida nukleatsiyaning yo‘qligi kristallar shakllanishi va ko‘payishiga to‘siq bo‘ladi . Ammo agar bir-biriga tegib turuvchi kristallar qo‘shilsa o‘sish sodir bo‘ladi
Rasm 9.1 (A) juda qattiq sovutilgan darajaga ega paydo bo‘lishdagi o‘zgarishlar b)juda qattiq sovutish darajasi bilan kristallar o‘sish tezligidagi o‘zgarishlar
Metabarqaror tizimni maqsadli tarqatish sanoat kristallanishda odatda foydlaniladi. Keyingi sovutishda kristallanishning ajratilgan issiqligi sodir bo‘ladi va qotishma harorati eritmaning oldingi haroratigacha etadi. YAnada pats haroratga ega maetriallardan foydalanganda yopishqoqlik oshadi va ildizlar shakllanishining oldi olinadi. Keyinchalik suyuqlik kristallanishsiz massada sovutiladi. Bu vitrifikatsiya sifatida ma’lum, mahsulotlar esa ko‘zoynak deb ataladi. Ko‘plab organik moddalar shunday shaklda olinishi mumkin, isitishdan so‘ng devitrifikatsiya sodir bo‘ladi.
Kristallarning paydo bo‘lishi
Ayrim bir komponentli piperidin kabi tizimlarda nukleatsiya va kristallarning o‘sishi mustaqil va alohida o‘rganilgan . Vovutish funksiyasi sifatida nukleatsiya tezligi ma’lum haroratda. Belgilangan vaqt davomida qotishmani saqlash yo‘li bilan o‘rganiladi, keyinchalik haroratni metabarqaror sohagacha tez oshirish mumkin . 9.1 rasmda bunday tajribaning natijalari keltirilgan. Sovutishning quyi darajalarida kristallar paydo bo‘lishi kam yoki umuman sodir bo‘lmaydi. Keyingi sovutishda nukleatsiya tezligi maksimumgacha oshadi va keyinchalik pasayadi
Ortiqsa sovutish shakllangan yadro miqdorini cheklash yo‘li bilan kristallanish tezligini kamaytirishi mumkin.
Kristallarning ixtiyoriy tarzda paydo bo‘lishi pastkinetik energiyaga ega molekulalarning miqdori etarli bo‘lganda sodir bo‘ladi. Yadroning o‘sishi yuqori lokal konsentratsiya sohasida juda qisqfa vaqt davomida sodir bo‘ladi. SHundan so‘ng ma’lum o‘lchamga erishilib, yadro barqaror bo‘ladi. Harorat pasayganda kristallarning shakllanish tezligi oshadi va past energiyaga ega katta miqdordagi molekulalar bo‘ladi. Nukleatsiya tezligining kamayishi past haroratda qotishmaning yopishqoqligi oshishi sababli sodir bo‘ladi.
Kristallarning ko‘payishi
Agar kristallarning paydo bo‘lishi va ko‘payishi bir-biriga bog‘liq bo‘lmasa, so‘nggisi tabiiy paydo bo‘lmaslik sharoitida kichik kristallarga ega qotishmani tarqatish yo‘li bilan o‘rganilishi mumkin. O‘sish tezligi o‘lchangan bo‘lishi mumkin. O‘sish tezligi va harorat o‘rtasidagi nisbat 9.1 rasmda ko‘rsatilgan. Shuningdek sovutishning optimal darajasi namoyon bo‘lib, haroratning maksimal o‘sishi qoidaga ko‘ra nukleatsiya maksimal haroratiga qaraganda yuqori bo‘ladi . Kristallarning teskari o‘sish shakli yana kinetik molekulalar bilan tushuntiriladi. Qotishmaning quyi nuqtasidagi haroratda molekulalar juda yuqori energiyaga kristal panjaraga qolish uchun ega bo‘ladi. Harorat pasayganda katta miqdordagi molekulalar saqlanadi va o‘sish tezligi oshadi.
Bir komponentli qotishlmalardagi kristallar ko‘payishi uchun kristal sirtidagi molekulalar panjarada to‘g‘ri holatda bo‘lishi va kinetik energiyaning yo‘qotilishi mos tarzda yo‘naltirilgan bo‘lishi kerak. Energiyadagi bu o‘zgarishlar kristallanish issiqligi shaklida namoyon bo‘ladi va bu qotishma hajmida kuzatilishi kerak. Kristallarning o‘sish tezligi issiqlik o‘zgarish tezligi va sirtda sodir bo‘ladigan o‘zgarishlarga ta’sir qiladi. Tizimlarni aralashtirish suyuqlik qatlamlari issiqlik qarshiligini kamaytirish hisobidan issiqlik uzatishni oshiradi.
Ko‘p komponentli qotishma va eritmalarda yon suyuqlik qatlamlari yo‘qladi va konsentratsiya gradienti belgilanadi. Molekulalarning diffuziyasi keyingi bo‘limda muhokama qilinadi.
Yuqorida keltirilganlar ayrim tayyorlangan eritmalar xususiyatini belgilaydi. CHang va boshqa erimaydigan moddaalar kristallanish markazi sifatida chiqib nukleatsiya tezligini oshiradi. Eriydigan aralashmalar kristallar paydo bo‘lishi va o‘sishi sur’atlarini oshirish va kamaytirishi mumkin. Aralashmalar shuningdek kristallanadigan metrial shakliga ta’sir qiladi.
Eritmalarning kristallanishi
Eritmalardagi meteriallarning kristallanishi yuz berganda kristal paydo bo‘lishi va ko‘payishi keng oraliq harorat diapazonida sodir bo‘lib, bu jarayonlarni o‘rganish ancha murakaab sanaladi. Ular nukleatsyaiga o‘xshash bo‘lib eritmadagi kristallarni. Uchta asosiy bosqich induksiya, kristallarning shakllanishi va o‘sishi 9.2 rasmda keltirilgan erituvchanlik chizig‘i bilan tushuntiriladi.
Figura 9.2 erituvchanlik diagrammasi
Rasm 9.3 Tiosulfat natriy kristallari o‘sishiga aralashtirishning ta’siri.
Eritmaning harorati va konsentratsiyasi A nuqta bilan tushuntirilib, V nuqtagcha sovutilib yoki erituvchilar yo‘qotilishi mumkin. Kyeingi sovutish va konsentratsiyada metabarqaror soha kiritiladi. Agar konsentratsiya darajasi kam bo‘lsa kristallarning shakllanishi kam ehtimolli bo‘ladi. Kristallarning o‘sishi urug‘ qo‘shilganda ham sodir bo‘ladi. Agar eritma V nuqtagacha sovutilsa yoki S gacha erituvchilarni yo‘qotish yo‘li bilan konsentratsiya qilinsa kristallar paydo bo‘lishiga shubha tug‘ilmaydi. Kristallarning o‘sishi mazkur sharoitda ham sodir bo‘lishi mumkin . O‘sish sur’atlari past haroratda kuchayadi.
Kristallar o‘sish vaqtida unga yaqin joylashgan molekulalar kamayishi kuzatiladi.Harakatlantiruvchi kuch gralient konsentratsiyasini o‘rnatishni ta’minlaydi. Yuzadagi reaksiyalar kristallar o‘sishining ikkilamchi qarshiliini ta’minlaydi. Bir vaqtda kristallanish issiqligi mustahkamlikka ta’sir qiladi.
Agitatsiya harorat va to‘yinganlikning belgilangan sharoitlarida kristallar o‘sish tezligini o‘zgartiradi. Dastlabki aralashtirish chegaraviy qatlam kenglinini kamaytirish va diffuzion qarshilik hisobidan o‘sish tezligini oshiradi . Qo‘zg‘alish kuchayib, chegaraviy miqdorga etadi.. 9.3 rasmda tiosulfat natriy eritmasidagi kristallar o‘sish tezligiga aralashtirishning ta’siri keltirilgan
Eritiladigan aralashmalar nukleatsiya tezligini oshirishi yoki kamaytirishi mumkin.Erimaydigan moddalar yadro sifatida ta’sir qilishi va kristallanishni tezlashtirishi mumkin . Aralashmalar shuningdek kristallik shakliga ham ta’sir qiladi.
Kristallanish amalga oshiriladigan harorat kristallik shakli yoki talab qilinadigan mahsulot gidradatsiya darajasi yordamida aniqlanishi mumkin. 9.4 rasmda keltirilgan eruvchanlik chizig‘ida kristallanish 50 gradus haroratdagi FeSO4; 7H2O, 60 ° S da FeSO4N • 4N2O, 70 ° S dagi, FeSO 4 da o‘tkazilgan. Ko‘plab metariallar bir yoki ikkita shaklda mavjud bo‘ladi. Eritmaning aralashtirish darajasi 1 ga 5 g/l, 2 ga 10g/l va 3 ga 15g/l ni tashkil qildi
FIGURa 9.4 Eruvchanlik chizig‘i.
Kristallizatorlarni loyihalashtirish va foydalanishdagi tamoyillar
Kristallashtirish qurilmasining maqsadi talab qilinadigan shaklda kristallarni yaratish, sof, mahsulot o‘lchamlarini tarqatishdir. Bunga aralashtirish darajasini saqlash hisobidan erishiladi. Shakllangan yadro sifatining nazorati kristallar o‘lchami bilan amalga oshiriladi. Muqobil sifatida kristallar soni va o‘lchami zarur miqdordagi sun’iy moddalarni qo‘shish yo‘li bilan nazorat qilinadi.
Ko‘pgina hollarda ish tartibi moddaning erituvchanligi va harorati bilan aniqlanadi, bunga misol 9. 4rasmda keltirilgan. Muhim ahamiyatga ega bo‘lgan boshqa omillar ertiladigan moddaning termik barqarorligi sanaladi . Agar eritiladigan modda eruvchanligi harorat bilan oshsa qaynatilgan eritmaning sovushi kuzatiladi.Natriy nitrat bunga misol bo‘ladi. Xlorid natriy va kalsiy atsetat kichik va manfiy eruvchanlik koeffitsientiga ega materiallarga misol bo‘ladi . Bunda aralashtirishning yaxshi darajasiga erituvchining bir qismini bug‘latish yo‘li bilan erishiladi. Ayrim holatlarda ham bug‘latish ham sovutishdan foydalaniladi . Boshqa kristallizatorlarda flesh-sovutishdan foydalaniladi. Qaynatilgan eritma vakuum kamerasiga o‘tkaziladi va unda sovutish va bug‘latish joyi mavjud bo‘ladi.
Aralashtirish shuningdek erituvchidagi moddaning eruvchanligini kamaytiradigan uchinchi moddani qo‘shish yo‘li bilan ham amalga oshirilishi mumkin. Bu jarayondagi qoldiqlar termolabil materiallarni qayta ishlash jarayonida muhim ahamiyatga ega bo‘ladi. Suvda erimaydigan moddalar suvni qo‘shish yo‘li bilan chiqarilishi mumkin. Muqobil sifatida ko‘plab materiallarning suvda eruvchanligi rN ni o‘zgartirish va ion qo‘shish yo‘li bilan kamaytirilishi mumkin. Qattiq kristalla moddalarni quritish kimyoviy reaksiya natijasi bo‘lishi mumkin.
Kristallizator bir o‘lchamli zarraga ega kristallarni yaratadi. Bu eritmani yo‘qotish va tozalashni engillashtiradi. Agar katta miqdordagi ishqorlar kristall massasida singdirilsa quritish sof bo‘lmagan mahsulotni beradi.Bundan tashqari bir xil o‘lchamga ega kristallar saqlashda kam ehtimollikka ega bo‘ladi .
kristallarni ishlab chiqarish
Kichik kukunlar farmatsevtika operatsiyalaridagi muhim komponent sanaladi. Agar modda eruvchanlik chizig‘iga ega bo‘lsa kichik kristallar metabarqaror soha orqali eritmani tezkor sovutish yo‘li bilan . Bu usul doimo amalga oshmaydi.
Yirik kristallarni ishlab chiqarish
Katta miqdordagi bir jisnli kristallarni seriyali ishlab chiqarish aralashtiriladigan idishda sekinlik bilan amalga oshiriladi. O‘z-o‘zidan paydo bo‘lish ehtimoli kam bo‘ladi. Kristallanish keyinchalik XB yo‘lga o‘tadi. YAnada samarali nazoratga eritma sun’iy tarqatilganda erishiladi .
FIGURE 9.5 Yirik kristallarni ishlab chiqarish .
Yirik kristallarni uzluksiz ishlab chiqarish uchun muhim tamoyillar Oslo yoki Kristal kristallizatorida foydalaniladi. Meta barqaror eritmalar massaning quyi qismiga keladi.
Kristallizatorlarni tasniflash uchun boshqa muqobil usullar ham qabul qilingan. Vakuum kristallizatorlarida ham bug‘lanish ham sovutishdan foydalaniladi.
Kristallizatorlarni sovutish
ochiq va yopiq rezervuarlar davriy kristallashtirish uchun foydalaniladi. Eritmaning solishtirma issiqlik sig‘imi va kristallanish issiqligi o‘zak vositasida bartaraf etiladi va sovutilgan suv orqali aylantiriladi. Aralashtirish rezervuardagi gradient haroratini buzadi, segmentlash va kristallarning noteng o‘sishiga salbiy ta’sir qiladi.Bunday qurilmalar kristallashtirish uchun foydalaniladi .
Uzluksiz jarayonlar uchun kristallizatoralar tabiiy yo‘l bilan sovutiladi. Ikkala kristallizatoral issiqlik uzatishning past koeffitsienti bilan xarakterlanadi, shuningdek ikki quvurli issiqlik almashtirgichdan iborat bo‘ladi. Suyuqliklarning kristallanishi markaziy quvurda amalga oshiriladi Markaziy quvurdagi val aylantiriladi. Issiqlik uzatish koeffitsienti yuqori bo‘ladi.
Oslo kristtalizatorni sovutish 9.6 A rasmda keltirilgan. Buning asosida yotuvchi tamoyillar ilgari keltirilgan.
FIGURE 9.6 (A) Cooling crystallizer, (B) evaporative crystallizer, and (C) batch vacuum crys- tallizer.
Vakuum kristallizatorlar
Vakuum kristallizatorlar erituvchilarni yo‘qotish va sovutish yo‘li bilan to‘yingan sharoitda ishlab chiqariladi .Bunga misol 9.6 S rasmda keltirilgan. Qaynoq, konsentratsiya qilingan eritma past bosimda kristal kamerag quyiladi. Eritma qaynatiladi va mos ishchi bosim bilan qaynaguncha bo‘lgan haroratgacha sovutiladi. Kristallanish konsentratsiyani yuzaga keltiradi va mahsulot idishning quyi qismidan chiqariladi. Oslo kristallizatorlar tamoyili shuningdek vakuum kristallanishda ham foydalaniladi.
|