Fundamentos de Presión de Vapor, Disoluciones y Cristalización

Presión de Vapor, Disoluciones y Cristalización: Conceptos Clave

La presión de vapor se define como la presión ejercida por las partículas en estado gaseoso sobre la superficie de un líquido. Es importante considerar la **concentración** y el **equilibrio dinámico** de la presión de vapor de un líquido puro, ya que estos se ven afectados por la **temperatura** y la **naturaleza** del líquido. Estos fenómenos obedecen a la Ley de Raoult para soluciones ideales: P_T = P_A + P_B /P_A= X_A x Pº_A / ΔPv=Pº_A -P_A / ΔPv=Pº_A -X_B/ Pº_A - P_A = Pº_A -X_B. Cuando esta ley no se cumple, se aplica la fórmula P_T= X₁(Pº₁ - Pº₂) + Pº₂. El descenso del punto de congelación se calcula como: ΔTc=Tºc - Tc / ΔTc=Kc.m, donde la Kc del agua es 1,86º^c/molal.

Los solutos se clasifican como electrolitos o no electrolitos, dependiendo de si se disocian y conducen la corriente eléctrica. Pueden ser volátiles o no volátiles. En presencia de electrolitos, la fórmula para el descenso crioscópico se modifica a ΔT=m.Kc.i.

Existen diferentes tipos de evaporadores, incluyendo los de tubos largos ascendentes y descendentes con circulación forzada, y los evaporadores de película agitada.

Una disolución es una mezcla homogénea, mientras que una suspensión se caracteriza por la presencia de partículas visibles. La solubilidad se define como la cantidad máxima de soluto que un disolvente puede absorber.

En el proceso de secado, se deben considerar parámetros como la sensibilidad al calor, las características físicas del material, la naturaleza del líquido y la escala de funcionamiento (continuo o discontinuo), así como las fuentes de calor disponibles. La transferencia de calor puede ocurrir por convección, conducción o radiación. El tipo de agua presente puede ser humedad superficial o agua de hidratación, que forma parte del peso molecular. El modo de operación puede ser continuo, discontinuo o al vacío, especialmente cuando el sólido no tolera altas temperaturas. Según el intercambio de calor, el secado puede ser directo o indirecto. Algunos equipos de secado incluyen: en bandejas (directo discontinuo), en tamices transportadores (directo continuo), rotativo (directo discontinuo), flash (directo continuo), de lecho fluido (directo discontinuo para granulados), volteadores al vacío (directo discontinuo para granulados), de tambor (para suspensiones, indirecto continuo) y de vaporización (directo continuo para excipientes). La cristalización es el proceso de formación de partículas sólidas en un fluido, o la formación de cristales en el seno de un líquido. Se logra concentrando la solución, bajando la temperatura y sobresaturando gradualmente. Se puede añadir un cristal de siembra para promover el crecimiento cristalino y eliminar el exceso para facilitar la formación de otros cristales. Es crucial controlar la agitación para evitar la ruptura de los cristales.

La cristalización se puede realizar al vacío, por enfriamiento, por evaporación o mediante la adición de sustancias. Los cristalizadores se clasifican según su forma: de magma circulante (circula cristal y agua), de aguas madre o licor (recircula líquido al quitar cristales). Los equipos de superficie raspada cristalizan por calor y luego se enfrían raspando la superficie. El cristalizador Swenson es un mezclador abierto en continuo que no produce cristales homogéneos. Los tanques con serpentín para enfriar y con agitador se utilizan en continuo o por lotes, aunque presentan la desventaja de cristalizar en el serpentín. El tipo BDT utiliza calor y recirculación de licor o aguas madre.

Según la Ley de Boyle-Mariotte, la presión y el volumen son inversamente proporcionales: P1 V1 = P2 V2

Según la Ley de Charles, el volumen y la temperatura son directamente proporcionales:

=

Según la Ley de Gay-Lussac, a volumen constante, la presión y la temperatura son directamente proporcionales:

=

 ;

;

Presión parcial:

;  _X1=

 ; P1 = x1

Ley de Raoult: P_T = P_A + P_B

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