LABORATORIUM  SEPARACJA I OCZYSZCZANIE BIOPRODUKTÓW 
KRYSTALIZACJA
Cele ćwiczenia:
1. Wykreślenie krzywych nasycenia i przesycenia dla KH PO , c [g/L] = f(T) [K] i na ich podstawie
2 4
obliczenie stężenia przesycenia ("c) i stopnia przesycenia (P) dla KH PO .
2 4
2. Zbadanie wpływu temperatury, mieszania i obecności innych substancji rozpuszczonych na
szybkość procesu krystalizacji KH PO .
2 4
3. Przeprowadzenie krystalizacji z reakcją chemiczną otrzymania KH PO . Zbadanie wpływu stężenia
2 4
reagentów na ilość wytworzonego produktu. Obliczenie wydajności reakcji na drodze krystalizacji na
podstawie pomiarów przewodnictwa jonowego.
1. Przebieg doświadczenia  wyznaczanie krzywej nasycenia i przesycenia.
Rozpuszczalność soli KH PO badana będzie w zakresie 303-363 K.
2 4
Stanowisko do badania rozpuszczalności stanowi: mieszadło magnetyczne o regulowanej ilości obrotów i
temperaturze płyty grzewczej, kolba stożkowa z mieszadełkiem magnetycznym zaopatrzona w gumowy korek
oraz termopara podłączona do mieszadła magnetycznego z regulacją temperatury.
·ð Do kolby należy dodać 50-100 mL wody destylowanej i podgrzać do wskazanej przez
prowadzącego temperatury. Krystaliczną sól KH PO należy dodawać małymi porcjami
2 4
(intensywnie mieszając) do momentu, aż przestanie się rozpuszczać we wskazanej temperaturze
(zbliżanie się do punktu nasycenia roztworu, powoduje znaczne spowolnienie rozpuszczania
soli). W wyniku tego otrzymuje się roztwór nasycony w danej temperaturze i tym samym
pierwszy punkt z krzywej nasycenia KH PO (znana jest temperatura oraz stężenie substancji
2 4
rozpuszczonej).
·ð NastÄ™pnie otrzymany nasycony roztwór soli należy pozostawić do ochÅ‚odzenia w
temperaturze pokojowej, jednocześnie delikatnie mieszając. Obserwacje należy prowadzić wraz
ze spadkiem temperatury roztworu o 1°C do momentu pojawienia siÄ™ pierwszych kryształów.
Temperatura, w której pojawią się pierwsze kryształy jest punktem na krzywej przesycenia (znane
jest stężenie substancji rozpuszczonej i temperatura krystalizacji).
W wyniku prowadzonych pomiarów wszystkich grup należy wyznaczyć równania krzywych nasycenia i
przesycenia, jak pokazano na rysunku poniżej oraz obliczyć przesycenie ("C) oraz stopień przesycenia (P)
zgodnie z poniższymi wzorami:
DðC =ð (C -ð Cn)T (1)
C
P =ð ( )T (2)
Cn
C  stężenie rzeczywiste składnika w roztworze w danej temperaturze (T), C  stężenie nasycenia w tej samej temperaturze (T)
n
1
2. Przebieg doświadczenia  wpływ mieszania, temperatury i obecności innych substancji na szybkość
krystalizacji KH PO .
2 4
W kolbkach zawierających 100 mL wody należy przygotować nasycony w temperaturze pokojowej roztwór
KH PO . Badanie wpływu różnych czynników na szybkość krystalizacji, ilość i jakość wytworzonych
2 4
kryształów prowadzone będzie na podstawie wizualnych obserwacji roztworu w czasie 30-60 min. Wpływ
czynników należy przeprowadzić zgodnie z poniższą tabelą.
Dodanie substancji
Dodanie wpływających na zmianę
Mieszanie, zarodków do rozpuszczalności soli.
Temperatura,
Lp. Temperatura 293 K 100-200 krystalizacji (np. rozpuszczalnik
273 K
rpm (np. kryształ organiczny, sole posiadające
KH PO ) wspólne i nie posiadające
2 4
wspólnych jonów z KH PO )
2 4
1 +
2 + +
3 +
4 + +
5 + +
6 + +
2
3. Przebieg doświadczenia  krystalizacji z reakcją chemiczną otrzymywania KH PO .
2 4
Kryształy soli KH PO można otrzymać na drodze krystalizacji w czasie reakcji opisanej poniższym
2 4
równaniem:
H3PO4 +ð KOH ®ð KH2PO4 +ð H2O
Reakcję należy prowadzić w lodowej łaz
ni wodnej mieszajÄ…c ze sobÄ… roztwory kwasu i zasady o zadanym
przez prowadzącego stężeniu. Otrzymany roztwór należy wstawić do lodówki i po 1,5 godzinie co
kilkanaście minut obserwować tworzenie się kryształów. Po 2,5-3 h roztwór wyjąć z lodówki i pozostawić
w temperaturze pokojowej. Po osiągnięciu temperatury otoczenia zmierzyć przewodnictwo jonowe
roztworu nad kryształami i stąd wyznaczyć stężenie soli w roztworze.
Opracowanie wyników:
1. Na podstawie przeprowadzonych we wszystkich grupach pomiarów należy wykreślić krzywe
nasycenia i przesycenia KH PO oraz na podstawie równań krzywych nasycenia i przesycenia obliczyć
2 4
stężenie przesycenia ("c) i stopień przesycenia (P) w badanych temperaturach.
2. Na podstawie wizualnych obserwacji określić wpływ temperatury, mieszania i dodatku innych
substancji na ilość i jakość (drobno- , grubokrystaliczny osad) powstającego KH PO .
2 4
3. Na podstawie pomiarów przewodności jonowej roztworu nad powstałymi w reakcji chemicznej
kryształami, obliczyć masę powstałych kryształów i wydajność reakcji na drodze krystalizacji.
Określić jaka jest zależność stężenia jonów nad kryształami po procesie krystalizacji od stężenia
rzeczywistego w roztworze na poczÄ…tku tego procesu.
Zagadnienia
1. Podstawy teoretyczne procesu krystalizacji, krystalizacja z roztworu:
- Sposoby prowadzenia krystalizacji (przez odparowanie, chłodzenie, współwytrącanie)
- Siła napędowa krystalizacji
- Zarodkowanie  definicja, rodzaje
- Wpływ procesów towarzyszących na szybkość krystalizacji (rozkład przesycenia, rozdrabnianie i
ścieranie, aglomeracja kryształów).
2. Rodzaje krystalizatorów  budowa i zasada działania:
- krystalizatory w wymuszonÄ… cyrkulacjÄ… zawiesiny
- krystalizatory z częściową klasyfikacją hydrauliczną zawiesiny
- krystalizatory ze strumienicÄ… cieczowÄ…
- krystalizatory z pełną klasyfikacją hydrauliczną zawiesiny (aparaty fluidalne)
- aparaty do krystalizacji z rekcjÄ… chemicznÄ…
- aparaty do krystalizacji poprzez wysalanie
Literatura
·ð Piotr. M. Synowiec, Krystalizacja przemysÅ‚owa z roztworu, Wyd. Naukowo-Techniczne Warszawa,
2008;
·ð Z. Rojkowski, J. Synowiec, Krystalizacja i krystalizatory, Wyd. Naukowo-Techniczne Warszawa,
1991.
3
1.2
Zależność stężenia soli od przewodnictwa dla niskostężonych r-ów - do
1,5M
1
c = 0,0142Ã - 0,0155
0.8
R² = 0,9988
0.6
0.4
0.2
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Przewodnictwo [mS/cm]
4.5
Zależność stężenia soli od przewodnictwa dla wysokostężonych
4
r-ów - od 1,5M
3.5
c= 0,0229Ã - 0,7515
R² = 0,9876
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
70 90 110 130 150 170 190
Przewodnictwo [mS/cm]
4
Stężenie NaCl[mol/dm3]
Stężenie NaCl[mol/dm3]