Kapat

KİMYA TEKNOLOJİSİ - FİZİKSEL DEĞİŞİMLER 2

ŞEKİL VE RESİMLERİ GÖREMİYORSANIZ www.megep.meb.gov.tr ADRESİNDEN İLGİLİ MODÜLÜ BULARAK İNCELEYEBİLİRSİNİZ.

1. AYIRMA VE SAFLAŞTIRMA YÖNTEMLERİ
Bir kimyasal reaksiyon sonucunda genellikle yeni bileşik veya bileşikler oluşur.
Oluşan bileşikler; reaksiyona girmeden kalan maddeler, çözücü ve reaksiyonda oluşan yan
ürünlerden ibaret bir karışım içindedir. Oluşan bileşiklerin tek tek kazanılması gerekir.
Bileşikleri karışımdan tek tek kazanma işlemine “ayırma”, ayırma amacıyla uygulanan
yöntemlere de “ayırma yöntemleri” denir. Ayrılan bileşikte az miktarda da olsa diğer
istenmeyen maddelerden (safsızlık) bulunabilir. Bu da bileşiklerin özelliklerini ve yapılarını
incelerken doğru sonuç bulmayı zorlaştırır. Bu yüzden safsızlıkların bileşiklerden
uzaklaştırılması gerekir. Safsızlıkların uzaklaştırılması amacıyla uygulanan yöntemlere de “saflaştırma yöntemleri denir.
Ayırma ve saflaştırma işlemlerini sınıflandırmada en önemli yöntem karışımların
fazlarına göre sınıflandırmadır. Karışımlar heterojen veya homojen olabilir. Heterojen
karışımları ve homojen karışımları birbirinden ayırmak için kullanılacak temel işlemler de
birbirinden farklıdır. Bu işlemler için kullanılan belli başlı yöntemler şunlardır:
Heterojen Karışımları Ayırma Homojen Karışımları Ayırma
Sedimantasyon süzme Ekstraksiyon (Çekme)
Dekantasyon Süblimleşme
Süzme Buharlaştırma
Santrifüjleme
Kristallendirme
Dializ
Kromotografi
Ayırma hunisi kullanma Destilasyon
Santrifüjleme
Kondenzasyon
Bu modülde temel laboratuvar işlemlerinde en çok ve kullanılan yapılması kolay olan
ayırma işlemlerinden bahsedilecektir.
1.1. Sedimantasyon, Dekantasyon, Süzme
İki çözeltinin birbirine katılması sonucu ortamda çözünmeyen bir maddenin katı
olarak ayrılması olayına “çökme” denir. Heterojen sistem, değişik yoğunluktaki sıvı-katı
karışımından oluşmuş ise, katı olarak ayrılan maddeye “çökelek” yapılan işleme ise
“çöktürme”,oluşan çökeleğin tümünün dibe çökmesine sedimantasyon denir.
Katı kısım iyice çöktükten sonra, üstteki sıvı kısmın aktarma sureti ile ayrılmasına
“dekantasyon” adı verilir. En basit ayıma yöntemi olan bu işlemde çökeleğin ağır, iri taneli
ve kristal yapıda olması gerekir. Katı partiküllerinin yeteri kadar büyük çaplı olmaması veya
yoğunluk farkının çok fazla olmaması dekantasyon işlemini zorlaştıracağından bu durumda “süzme” işlemine başvurulur.
Şekil1.1:Dekantasyon
Süzme işleminde süzgeç kağıtları ve sinterleştirilmiş cam süzgeçler kullanılır. Süzgeç
kağıtları gözenek çaplarına göre sınıflandırılmaktadır.
Süzgeç kağıdı ile tepkimeye girebilen karışımların (derişik asit veya bazik)
süzülmesinde, süzgeç kısmı cam tozlarının sinterleştirilmesi ile yapılmış, cam süzgeçler kullanılır.
Az miktardaki maddelerin süzülmesinde porselen nuçe yerine delikli porselen plakalı süzgeçler kullanılır.
Süzme işlemini kolaylaştırmak ve zamandan tasarruf etmek için laboratuvarlarda vakumda süzme işlemi uygulanmaktadır.
Vakumda süzme;
􀂾 Kristaller arasında çözücü kalmasını
􀂾 Kristallerin adi süzmede üst üste yığılması sonucu, kristal yapılarının bozulmasını da önler.
Endüstride ise baskılı süzme (filtrepres) ve santrifüjleme ile süzme yaygın olarak kullanılır.
Süzme işlemi iki şekilde gerçekleştirilir. Bunlarda biri basit süzme, diğeri ise vakum altında süzmedir.
1.1.1.Süzme Düzeneği
Basit süzme işlemlerinde kullanılan düzenek aşağıda Resim 1.1 deki gibidir.
Şekil 1.2: Basit süzme
Resim 1.1:Basit süzme düzeneği
Şekil 1.3: Vakumlu süzme Resim 1.2:Vakumlu süzme düzeneği
1.1.2.Süzme Düzeneğinde Kullanılan Araçlar
􀂾 Süzgeç Kağıdı
Süzme işleminde kullanılan özel kağıtlara süzgeç kağıdı denir.Piyasadaki süzgeç
kağıtları, yaklaşık 50x50 cm2 boyutlarında tabakalar halinde veya belirli yarıçaplarda
yuvarlak kesilmiş olarak bulunurl.Tabaka halinde satılan süzgeç kağıtları, genel amaçlı olup
çok büyük tanecikli çökeleklerin ayrılmasında kullanılabilirl.Ancak birçok durum için bu
süzme işlemleri yeterli değildir.Yuvarlak kesilmiş süzgeç kağıtları ise, değişik büyüklüklerde
gözeneklere sahiptir.Bu tür süzgeç kağıtlarını, gözenek boyutları, üretici firmalar tarafından
farklı renkler veya numaralar ile üzerlerinde belirtilmiştir.
• Çok küçük taneli çökelekler için mavi veya kırmızı bantlı
• Küçük veya orta boy çökelekler için beyaz bantlı
• İri taneli veya jelimsi yapıda çökelekler için siyah bantlı
Süzgeç kağıtları kullanılır.
Resim 1.3:Süzgeç kağıtları
􀂾 Süzgeç Kağıdı Kesme
Tabakalar halindeki süzgeç kağıtları, uygun büyüklükte kare biçiminde kesilir. Kare
halinde kesilen kağıtlar tam ortadan dörde katlanır. Kağıdın kapalı köşesinden tutulur. Açık köşe çeyrek daire şeklinde kesilir.
􀂾 Süzgeç Kağıdı Katlama
İşlem için önce süzgeç kağıdı aşağıdaki gibi katlanıp huni içiine yerleştirilmelidir.
Resim 1.4: (a), (b)Süzgeç kağıdı katlama
Şekil 1.4: (a)Süzgeç kağıdının dörde katlanarak koni biçimine getirilmesi
(b)Süzgeç kağıdının çok katlanarak tirtikli biçime getirilmesi
􀂾 Süzgeç Kağıdını Huniye Yerleştirme
Süzgeç kağıdı daha sonra çözücü ile ıslatılarak huni içerisine tam olarak oturması sağlanır.
Resim 1.5:Süzgeç kağıdını ıslatarak huniye yerleştirme
Erlenin üzerine yerleştirilen huni içerisine süzme yapılacak çözelti baget yardımıyla
yavaşça dökülür. Alttaki erlende kalan kısma süzüntü denir. Çözeltinin döküldüğü kap
süzüntü ile tekrar çalkalanarak bir defa daha süzülür.
􀂾 Huni
Süzme işleminde, iki sıvı fazın ayrılmasında, reaksiyon ortamına bir reaktifin
damlatılmasında kullanılır. Süzme işleminde kullanılan huniler şekil bakımından
diğerlerinden farklıdır. Adi süzme işleminde kullanılan huni çeşitleri resimde gösterilmiştir.
Resim 1.6: a,b,c Çeşitli huniler
Vakumlu süzmelerde kullanılan nuçe hunisi resimde gösterilmiştir. Bu huniler
porselenden yapılmıştır ve tabanı deliklidir. Huni nuçe erlenine delikli mantar ile oturtulur.
Butür hunilere Buchner hunisi de denir.
Resim 1.7: a,b nuçe hunileri, c sinterleştirilmiş cam huni
􀂾 Halka
Destek çubuğuna bağlanarak düzenek kurulmasında kullanılan araçtır.
Şekil 1.5: Spor, kskaçlar, halkalar Resim 1.8:Halka
􀂾 Nuçe Erleni
Vakumlu süzme işlemlerinde kullanılan erlendir.
1.2. Santrifüjleme
Sıvı içindeki katı taneciklerinin çok küçük, hafif olması ve çökelek miktarının çok az
olması durumunda süzme ile ayırma yeterli olmayabilir. Bu durumda katı parçacıkları
çökeltmek için santrifüj aletinden yararlanılır. Bu ayırma da merkezkaç kuvvetinin etkisi ile
katı madde tüp dibine kuvvetle yapışır. Bu nedenle aktarma işlemi ile kolayca ayırma işlemi
yapılabilir. Çökelek çok az, tüp dibine yapışık değilse çözelti bir damlalıkla alınır. Damlalık
kullanılıyorsa tüp içine daldırılmadan sıkarak havası boşaltılır. Uç kısmı çözeltiye daldırılır,
gevşetilerek saydam sıvının emilmesi sağlanır. Emilen sıvı başka bir tüpe aktarılır.
1.2.1.Santrifüj Cihazı
Santrifüj cihazları merkezkaç kuvveti sağlayan cihazlardır. İki tüplü mekanik
olanlardan, hız ve zaman kontrolü çok gelişmiş olanlara kadar çeşitli tipleri vardır. Elektrikli
cihazlar bir tüplü, dört tüplü, sekiz tüplü vb. kapasitelerde olabilir. Cihaz tüp yuvaları ile
çöktürme işleminde kullanılan santrifüj tüpü çapları birbirine uygun olmalıdır.
Resim 1.10:Santrifüj cihazı
Resim 1.11:Santrifüj tüpleri
Cihazın sarsıntısız çalışmasını sağlamak için sarsıntısız ve düz zemine yerleştirilmesi
gerekir. Tüpler her zaman çift sayıda olmalı ve cihazda karşılıklı yuvalara konmalıdır. Tek
çalışmalarda santrifüjlenecek tüp içeriği kadar su konulan bir santrifüj tüpü kullanılmalıdır.
Bu şekilde denge sağlanmazsa, cihaz sarsıntılı çalışır, cihazın motoru zorlanır. Yuvalardaki tüpler kırılabilir.
Resim 1.12: Damlalıklar
Resim 1.13: Pastör pipetleri
1.3. Dializ
Santrifüjleme ile ayrılmayan, çökemeyecek kadar küçük tanecikleri (kolloitler, çapları
1-10 nm arasında değişen tanecikler) içeren sıvı-katı karışımları ayırmak için bu işlem uygulanır.
Şekil 1.6:Dializ tüpü ve dializ olayı
Dializde, delik çapları 1-5 nm olan selofan, hayvan derisi, parşömen gibi süzgeç
görevi gören yarı-geçirgen bir zar kullanılır. Bu zardaki deliklerden küçük moleküller
geçebilirken daha büyük moleküller ( proteinler veya kolloitler) geçememektedir.
Diyaliz böbrek hastalarının tedavisinde kullanılır. Kan, yüzey alanı çok geniş olan bir
diyaliz zarından geçirilir. Metabolik atık olan küçük moleküller zardan geçerler, kan
plazmasının gerekli bileşenleri olan protein molekülleri çok büyük olmaları nedeniyle zardan geçmeyerek kanda kalır.
2. EKSTRAKSİYON (ÇEKME) İLE AYIRMA
2.1. Ekstraksiyon (Çekme)
Çekme (ekstraksiyon), çözeltilerden veya katı karışımlardan bir maddeyi ayırmak,
çözücünün ve istenmeyen safsızlıkları karışımlardan uzaklaştırmak için yapılan bir işlemdir.
Çekme işlemi Nernst Dağılım Yasasına dayanır. Bu yasaya göre; belli bir sıcaklıkta
birbirine karışmayan aynı miktar iki sıvıda çözünen bir maddenin bu iki fazdaki derişimleri
oranı sabittir. Karışmayan iki faz A ve B, çözünen maddenin her iki fazdaki derişimi CA ve
CB ise belli bir sıcaklıkta CA/CB=K’dır. K sabitine Nernst Dağılma Katsayısı denir.
2.1.1. SIVI EKSTRAKSİYON
Bir sıvı karışımından, maddelerden birinin çözücü yardımıyla ayrılması işlemidir.
Genel olarak çözeltide çözünmüş bir maddeyi çözelti ile karışmayan ancak maddeyi çözen
bir çözücü ile çalkalayarak ayırma esasına dayanır. Bu işlemler için laboratuarda ayırma
hunisi kullanılır. Organik maddeler genel olarak organik çözücülerde suya oranla daha çok
çözünür. Bu özelliklerinden yararlanılarak, suda çözünmüş organik maddeler çekilerek
organik çözücüye alınır. Sulu çözeltiye kalsiyum klorür ve sodyum klorür gibi maddelerin
eklenmesi organik maddelerin sudaki çözünürlüğünü daha da azaltır.
Çekme işleminin amacı organik maddeyi ayırırken, aynı zamanda fazla miktarda
çözücü harcamamaktır. Hesaplamalar, çekme işleminde kullanılan çözücünün tümünü, bir
kezde kullanmak yerine aynı miktar çözücüyü, birkaç kez kullanmanın verimi artırdığını ortaya koymuştur.
Organik bileşiğin süspansiyonundan ya da çözeltisinden, bir organik çözücü
kullanılması yöntemiyle çekmek laboratuvarlarda çok kullanılır. Genellikle süspansiyon ya
da çözelti, çekilecek maddenin suyla oluşturduğu karışımdır. Çekme için kullanılan organik
çözücü ile suyun karışmaması gerekir. Bu iş için kullanılan en uygun çözücüler dietil eter,
kloroform, benzen, petrol eteri, karbon teraklorürdür. Organik çözücü olarak en çok
kullanılan madde dietil eterdir. Kaynama noktasının düşük olması ve kuvvetli çözücü
özelliği nedeniyle öncelikli çözücü olarak dietil eter tercih edilir.
Çözücü içinde çözünmüş birkaç madde içinde bir asidi bir bazla çekmek karışımdan
bileşenleri ayırmaya, organik bir reaksiyon sonunda ortamda kalan ve istenmeyen
benzaldehidi sodyum bisülfit çözeltisiyle çekmek safsızlıkları uzaklaştırmaya örnektir.
Seyreltik sodyum hidroksit, sodyum karbonat ve sodyum bikarbonat çözeltileri organik
asitleri ve asidik safsızlıkları organik çözücülerdeki çözeltilerinden çekmek ile ayırmak için
kullanılır. Çekme asit ve bazdan oluşan tuzun organik fazda çözünmemesine ve suda
çözünmesine dayanır. Seyreltik hidroklorik asit ve sülfirik asit de aynı özelliğe dayanarak
organik bazların ve bazik safsızlıkların çekme ile uzaklaştırılması için kullanılır.
2.1.2.Katı Ekstraksiyon
Katı haldeki bir karışımın, bir sıvı çözücü (ayrılması istenen maddeyi çözen ancak
diğer maddeleri çözmeyen) ile etkileştirilerek çözünen maddenin uzaklaştırılmasına denir.Bu
yolla az çözücü kullanarak, çözünürlük çözücünün aleyhinde olduğu halde fazla miktarda
madde kazanılabilir.Yağlı tohumlar, yağ içeren unlu maddeler vb. maddelerden petrol eteri
ile yağın ayrılması bu tür bir işlemdir.Katı ekstraksiyonu genel olarak “ekstraktör” adı
verilen çeşitli tiplerdeki aletlerle yapılır.Laboratuvarlarda en çok kullanılanlardan biri, “Soxhelet düzeneği”dir.
2.2.Ekstraksiyonda Kullanılan Araçlar
2.2.1.Ayırma Hunisi
Sıvı ekstraksiyonlar da kullanılan araçtır(Resim 2.1). Resim 2.2’de görüldüğü gibi
ayırma hunisinin kapakları cam veya plastik olabileceği gibi muslukları da cam veya teflon olabilir.
Resim 2.1:Ayırma hunisi
Resim 2.2:Ayırma hunileri
Ayırma hunisinin musluğunu sökebilirsiniz.(Resim 2.3) Özellikle cam musluklu
ayırma hunilerinde çalışma yaptıktan sonra huni iyice temizlenir ve musluk vazelinle veya
silikon yağıyla yağlanır. Bu işlem yapılmazsa musluk bir daha çevrilmez hale gelir ve bir
daha ayırma hunisini kullanamazsınız. Yağlama işlemi dikkatle yapılmalıdır. Çok fazla
yağlamaya gerek yoktur ve yağlama işleminden sonra resim 2.2 de görüldüğü gibi bu bir
kürdan olabilir musluğun deliği temizlenmelidir.
Resim 2.3:Ayırma hunisi musluğunun sökülmüş şekli
Ayırma hunisini kullanırken en çok dikkat etmemiz gereken noktalardan biri de
musluğun açık veya kapalı olduğunu kontrol etmenizdir. Resim 2.4 de görüldüğü gibi musluk kapalı konumda olmalıdır.
Resim 2.4:Ayırma hunisi musluğunun kapalı durumu
Ayrıca yoğunlukları farklı iki sıvının da birbirlerinden ayrılması işlemlerinde de
kullanılır. Resim 2.5’de görüldüğü gibi ayırma hunisine ilk önce yoğunluğu 1,3 g/ml olan
metilen klorür konmuş, üzerine Resim 2.6’da görüldüğü gibi yoğunluğu 1,2 g/ml olan
sodyum klorür çözeltisi eklenmiştir. Resimde de görüldüğü gibi yoğunluğu fazla olan dibe çökmüş, yoğunluğu az olan yüzeyde kalmıştır.
Resim 2.5:Ayırma hunisi Resim 2.6:Ayırma hunisi
2.2.2.Soxhlet Düzeneği
Katılarda yapılan ekstraksiyon işlemi için kullanılan düzenektir. (Resim 2.7).
Resim 2.7:Soxhlet düzeneği
Şekil 2.1: Soxhlet düzeneği
Çekilecek madde, (D) kartuşu içine konur.(A)balonuna çözücü konur. Balon
ısıtılır.(B) den gelen çözücü buharları (C) soğutucusunda yoğunlaşarak (D) deki madde
üzerine akar. Buradaki çözücüde çözünen maddeyi çözerek (E) sifonundan (A) balonuna geri
döner. Kullanılan çözücünün kaynama noktası düşük olacağından, madde (A) balonunda
birikirken çözücünün hareketi sürer(Şekil 2.1).İşlem tamamlandıktan sonra balon içindeki
çözücü buharlaştırıldığında geriye çözülerek ayrılması amaçlanan madde kalır.
2.3.Buharlaştırma
Bu işlem çözeltinin hacmini azaltmak ya da kuru hale getirmek için yapılır. Sıvılar
genellikle porselen kapsüllerde buharlaştırılır(Resim 2.8). Bunun sebebi porselen kapsüllerde
yapılan buharlaştırma işleminin daha çabuk olmasıdır. Buharlaştırma yapılırken kabın
üzerine uygun çaplı bir saat camı konularak sıçrama yada dışarıdan yabancı madde girme
olasılığı engellenmiş olur(Resim 2.9). Saat camı sıçrayan maddeyi tutarak yeniden kaba
alınmasını sağlar. Sıçramanın azalması için yüksek ısıdan kaçınılmalı ve sıvı devamlı
karıştırılmalıdır. Çözeltinin suyu tamamen buharlaştırılacaksa işlemin sonuna doğru düşük ısıda çalışılmalıdır.
Resim 2.8:Porselen kapsül Resim 2.9:Saat camı
Çok az miktardaki sıvı için tüplerde yapılan buharlaşma işlemi sırasında tüpü devamlı
sallamak ve kaynamaya engel olmak gerekir. Buharlaştırma işleminde genellikle su buharı
kullanılır. Su banyolarının ısısı 100 0C’den az olduğu için yüksek ısı ile madde de
oluşabilecek değişiklik engellenmiş olur. Gliserin ve yağ banyoları ise yüksek sıcaklık için
kullanılır. Buharlaştırma yapılırken çıplak alev kullanıldığı taktirde kabın kırılması veya
maddenin kimyasal yapısında değişmeler gibi istenmeyen durumlar oluşabilir. Bu nedenle
kum banyosu, telli asbest levha kullanılabilir (Resim 2.10).
Resim 2.10: Yağ, su ve kum banyoları
Buharlaşma tercihen bir çeker ocak içinde, kum veya su banyosu üzerinde yürütülmelidir.
Günümüzde modern donanımlı laboratuvarlarda Resim 2.11 ve Şekil 2,2’de görüldüğü
gibi döner buharlaştırıcı olarak bilinen özel cihazların kullanımı yaygındır.
Şekil 2,2:Döner buharlaştırıcı
Resim 2.11: Döner buharlaştırıcı
3. SÜBLİMLEŞTİRME
Bazı bileşikler erimeden, katıdan doğrudan gaz fazına, bu gazlar soğutulunca
sıvılaşmadan katı hale dönüşür. Bu olaya “süblimleştirme” denir.
Örneğin katı karbon dioksit, doğrudan gaz fazına geçer. Benzer şekilde katı iyod
ısıtıldığında, süblimleşir. Süblimleşme yöntemi çok kolay bir yöntem olmasına karşın, genel
bir yöntem değildir. Bu yöntem sadece süblimleşme özelliği gösterebilen katıların
saflaştırılmalarında kullanılabilir. Katı karışımların diğer yöntemlerle saflaştırılamadığı
hallerde süblimleştirme denenmelidir. Süblimleştirme düşük basınçlarda da yapılabilir.
Düşük sıcaklıklarda (özellikle erime noktasının altındaki sıcaklıklarda) yüksek buhar
basıncı gösteren bileşikler kolayca süblimleşir. Bu tür bileşiklerin saflaştırılmalarında
tercihen “süblimleşme” yöntemi uygulanır.
Normal basınç altında süblimleşebilen bileşiklerin sayısı oldukça azdır. Normal basınç
altında süblimleşebilen bileşiklere örnek olarak benzoik asit, naftalin, antrasen verilebilir.
Kolay süblimleşen maddelerin süblimleşme işlemleri çok basit bir düzenekle yürütülür.
Madde porselenden yapılmış küçük bir buharlaştırma kabına konduktan sonra üzerine birçok
yerine küçük delikler açılmış bir süzgeç kağıdı geçirilir. Sonra kağıdın üzerine, konveks
kısmı dışa bakacak şekilde, bir saat camı yerleştirilip buharlaştırma kabı küçük bir alev ile
yavaşça ısıtılır. Süzgeç kağıdı saat camı üzerinde süblimleşen bileşiğin tekrar buharlaşma
kabına düşmesini engeller. Saat camı ara sıra ıslak pamuk ile soğutulmalıdır. Büyük
miktarlarla çalışıldığı zaman küçük bir buharlaştırma kabı yerine daha büyük bir
buharlaştırma kabı ve saat camı yerine ters çevrilmiş büyük bir cam huni kullanılabilir.
Düşük sıcaklıklardaki buhar basıncı pek yüksek olmayan maddelerin
süblimleştirilmeleri, vakum altında ve bir mini soğutucu kullanarak gerçekleştirilir.
Şekil 3.1:Süblimleşme
3.1. Kristallendirme
Bir maddenin, belirli sıcaklıkta belli bir miktardaki çözücüde, çözünen maksimum
miktarına, o maddenin çözünürlüğü denir. Sevgili öğrencimiz, bu konu daha sonraki
modüllerde ayrıntılı işlenecektir. Burada bize lazım olan çözünürlüğün ve doymuş çözeltinin
tanımıdır. Çözünürlüğü tanımladığımıza göre doymuş çözeltinin tanımı da şöyledir. Bir
maddenin belirli sıcaklıkta maksimum miktarda çözünerek oluşturduğu çözeltiye doymuş çözelti denir.
Katıların çözünürlüğü genel olarak (belirli sıcaklık aralığında) sıcaklıkla doğru orantılı
olarak değişir. Bu tür maddelerin sıcakta doymuş çözeltileri hazırlanır ve soğumaya
bırakılırsa, soğudukça doygunluk sınırını aşan madde miktarı katı halde ayrılır. Ayrılan
belirli geometrik biçimde katı taneciklere kristal, bu olaya ise kristallenme denir.
Maddelerin çözünürlüklerinin farklı ve katıların çözünürlüğünün genel olarak
sıcaklıkla orantılı olması, kristallendirmenin bir ayırma ve saflaştırma tekniği olarak kullanılmasını sağlar.
Reaksiyonlar sonucu ayrılan katı bileşikler nadiren saftır. İstenen ürün yanında
meydana gelen safsızlıklar daima onları kirletir. Safsızlık içeren katıların saflaştırılması
genellikle uygun çözücü veya çözücü karışımlarından kristallendirilerek yapılır.
Katıların kristallendirilerek saflaştırılmaları verilen bir çözücü veya çözücü
karışımındaki farklı çözünürlüklerine dayanır. En basit kristallendirme şu işlemlerden ibarettir:
􀂾 Saf olmayan bir maddenin uygun bir çözücüde kaynama noktası veya biraz yakın bir sıcaklıkta çözülmesi
􀂾 Sıcak çözeltinin çözülmemiş madde ve tozlardan süzülerek ayrılması
􀂾 Sıcak çözeltinin soğumaya bırakılıp çözünmüş maddenin kristallenmesi
􀂾 Kristallerin çözücü fazından ayrılması
Oluşan kristallerin kurutulduktan sonra saflıkları genellikle erime noktalarına
bakılarak kontrol edilir, saf değilse madde saf çözücüden yeniden kristallendirilir.
Yeniden kristallendirme işleminde kullanılacak bir çözücüde en çok istenen özellikler şunlardır:
􀂾 Saflaştırılacak madde için yüksek sıcaklıklarda çok, laboratuar sıcaklığında veya düşük sıcaklıklarda az çözme gücü olmalıdır.
􀂾 Safsızlıkları kolayca çözmeli veya çok az çözmelidir.
􀂾 Saflaştırılacak maddenin iyi oluşan kristallerini vermelidir.
􀂾 Saflaştırılan madde kristallerinden çözücü kolayca ayrılabilmelidir.
Kullanılan çözücünün saflaştırılacak maddeyle kimyasal reaksiyon vermemesi gereği
de unutulmamalıdır. İki veya daha fazla çözücü kristallendirme için aynı derecede uygunsa o
zaman kullanma kolaylığı, yanıcılık ve ucuzluk etkenleri göz önüne alınarak en son seçim
yapılmalıdır. Kristallendirme işleminde en çok kullanılan çözücülerin listesi Tablo 3.1’de verilmiştir.
􀂾 Kristallendirme işleminde en çok kullanılan çözücüler
Kristallendirme işleminde büyük kristaller isteniyorsa ayrılmış kristaller ısıtılarak
yeniden çözülür ve bir havlu ile sarılarak yavaş soğuması sağlanır. Küçük kristaller elde
etmek için çözelti kuvvetle karıştırılmalı soğuk su veya buz banyosunda (büyük cam kap
içine buz doldurularak hazırlanabilir) hızla soğutulmalıdır.
Ham ürün renkli safsızlıklar içerebilir. Kristallendirme sırasında bu safsızlıklar
oluşmakta olan kristaller tarafından tutulur. Elde edilen kristaller bundan dolayı renkli olur.
Renkli safsızlıklar aktif kömür (hayvan kömürü) kullanılarak uzaklaştırılabilir. Çözeltiye
ham ürünün ağarlığının %1-2’si kadar hayvan kömürü ilave edilip kaynatılır. Çözelti
süzülerek hayvan kömüründen ayrılabilir.
Kristallendirme sırasında bazen madde yağ halinde ayrılabilir. Madde yağ halinde
ayrılmış ise ısıtılarak çözünmesi sağlanır, tek fazlı berrak çözelti yavaş yavaş soğumaya
bırakılır. Yağ halinde ayrılmayı önlemek için soğumakta olan çözelti kuvvetle karıştırılır.
Böylece yağ taneleri oluşsa bile bir araya gelmeleri önlenir ve kristallenme sağlanmış olur.
Kristallerin oluşumu aşı kristali ilave edilerekte sağlanabilir.
Bazen doymuş çözeltilerde kristallenme olmaz. Bu güçlüğü yenmek için şunlar yapılabilir:
Aşılama yapılır.
Kabın içindekiler bir cam bagetle kaşınır.
Çok düşük sıcaklıklara kadar soğutulup sonra yavaş yavaş ısınması sağlanır.
3.1.1. Doymuş Tuz Çözeltilerinden Kristallendirme
Çeşitli deneylerde elde edilen katı maddeler ham ürün halindedirler. Bu ürünler
çözeltinin doğrudan ya da buharlaştırıldıktan sonra soğutulmasıyla kısmen saf kristaller
halinde çökerler. Çözme ve kristallendirme işlemleri bir, iki kez tekrarlanarak, oldukça saf kristaller elde edilebilir.
Bazı tuzların çeşitli sıcaklıklardaki çözünürlükleri (g tuz/100 g su)
Çözünürlüğü bilinen ve çözünürlükleri yeteri kadar farklı olan tuzlar, çözeltilerinden
kristallendirilerek saflaştırılabilir. Örneğin; NaNO3 gibi çözünürlüğü fazla olan bir tuzun
yanında NaCl, FeSO4,, CuSO4 gibi çözünürlüğü az olan tuzlar kristallendirilerek ayrılabilir.
NaCl ve NaNO3 tuzların 20oC sıcaklıkta çeşitli hacimlerdeki saf suda çözünebilen miktarları
Bu şekilde hazırlanan bir tablo ile hangi hacimde hangi maddeden kaç (g) çökeceği belirlenebilir.
10 g NaNO3, 10 g NaCl içeren 50 ml’lik bir çözelti 15 ml kalıncaya kadar buharlaştırılır
ve oda sıcaklığına soğutulursa NaNO3 ‘ın tamamı çözeltide kalır. Ancak NaCl’ün 5,4 gramı
çözeltide kalırken 10-5,4 =4,6 gramı kristallenir. Çözelti aktarılarak NaCl kristalleri ayrılır.
􀂾 Yavaş Soğuma ile Kristallendirme Aşamaları
İlk seri diyagramları eğer kristallenme yavaş ilerlerse neler olduğunu göstermektedir. İlk
olarak içinde çözelti olan beher kristaller oluşana kadar oda sıcaklığında bırakılmış, sonra
dikkatlice buza konmuştur. Sarı üçgenler, turuncu sekizgenler şeklinde görülen solüsyon
içindeki safsızlıklardır. Eğer çözelti yavaşça soğumaya bırakılırsa gelişen kristaller içinde
safsızlıklar dibe çökebilir; fakat daha sonra saf ve daha düzgün geometrili kristaller haline
gelirler. Uygun sekizgenler kolaylıkla bir araya gelerek saf turuncu sekizgen kristaller oluşur.
􀂾 Hızlı Soğuma ile Kristallendirme Aşamaları
İkinci seri diyagramları da çözeltiyi hızlı soğutursanız neler olduğunu gösterir. Sarı
üçgenler halinde gösterilen safsızlıklar turuncu sekizgenlerin oluşturduğu sekizgenler
tarafından hapsedilir. Böylece izole edilen kristaller saf değildir.
Yavaş kristallenme bu serideki hızlı kristallenmeye göre daha büyük kristaller
verdiğine dikkat ediniz. Küçük kristallerin daha büyük yüzey alanları vardır. Safsızlıklar
küçük kristal yapıların içinde hapis olduğu kadar yüzeyde de bulunur.

KAYNAK:www.megep.meb.gov.tr

Döküman Arama

Başlık :