Fundamentos Químicos del Secado, Cristalización y Propiedades Coligativas

SECADO

El Secado es el proceso de eliminación de agua (humedad) u otros disolventes volátiles de una muestra sólida.

FACTORES DE LOS QUE DEPENDE EL SECADO

• Temperatura: A mayor temperatura, mayor velocidad de secado.
• Humedad del aire: El aire seco favorece la eliminación de humedad.
• Caudal de aire: Un mayor flujo arrastra más rápidamente el vapor de agua que se libera, lo que acelera el secado.
• Superficie expuesta del material: A mayor superficie expuesta, más rápido seca el material.
• Forma de enlace del agua con el material:
  • Mecánica: Fácil de eliminar.
  • Fisico-química: Intermedia.
  • Química: Muy difícil de eliminar, requiere calor elevado o reacciones químicas.
• Naturaleza del material: Influyen la porosidad, la higroscopicidad y la estabilidad térmica.
• Presión: A menor presión (como en estufas al vacío), el punto de ebullición del agua disminuye, permitiendo un secado suave, ideal para productos sensibles.

EQUIPOS DE SECADO

Equipos para Sólidos

• Secado al aire: Económico, sencillo, pero lento.
• Estufas:
  • A presión normal (hasta 110 °C): Para materiales estables.
  • Al vacío (menos de 100 °C): Para materiales sensibles al calor.
• Desecadores: Conservan sustancias secas (extraen humedad sin calor).
• Infrarrojos (IR): Usados en cerámica; la radiación IR ayuda a eliminar la humedad.

Equipos para Líquidos

• Tamices moleculares: Absorben moléculas más pequeñas. Se regeneran a 300–350 °C en atmósfera seca.

Equipos para Gases

• El gas se pasa por una torre con desecante y luego burbujea en ácido sulfúrico para eliminar la humedad.

CRISTALIZACIÓN

La Cristalización es un proceso físico mediante el cual un soluto disuelto en un disolvente se separa en forma de cristales cuando cambian las condiciones de temperatura o la concentración.

OBJETIVOS DE LA CRISTALIZACIÓN

• Separar componentes.
• Purificar una sustancia sólida eliminando impurezas.
• Obtener cristales.

ETAPAS DEL PROCESO

1. Preparar la disolución saturada (calentar + soluto).
2. Filtración en caliente (para eliminar impurezas insolubles).
3. Cristalización por enfriamiento.
4. Filtración en frío (para recoger los cristales).
5. Secado de los cristales a temperatura ambiente (para eliminar la humedad residual).

FORMAS DEL AGUA EN EL MATERIAL Y PROPIEDADES COLIGATIVAS

Diferentes Formas de Agua en un Material

• Agua libre: No está unida al material y puede evaporarse fácilmente.
• Agua capilar: Retenida en poros pequeños del material por fuerzas capilares.
• Agua adsorbida: Adherida a la superficie de las partículas por fuerzas físicas.
• Agua de hidratación: Unida químicamente como parte de la estructura cristalina del material.
• Agua estructural: Agua integrada químicamente en la estructura del compuesto; no se elimina fácilmente.
• Agua intersticial: Agua atrapada en los espacios entre las moléculas sin estar químicamente unida.

Propiedades Coligativas (Cualitativas)

Son las propiedades físicas de las disoluciones que dependen únicamente del número de partículas de soluto, no de su naturaleza química.

• Descenso del punto de congelación.
• Descenso de la presión de vapor.
• Aumento del punto de ebullición.
• Presión osmótica.

La Ley de Raoult y la Presión de Vapor

La Ley de Raoult establece que para una disolución ideal, el descenso de la presión de vapor del disolvente es proporcional a la fracción molar de soluto.

La presión de vapor es la presión ejercida por el vapor en equilibrio con la fase líquida a una temperatura dada. A mayor temperatura, mayor presión de vapor.

En el caso de mezclas líquidas, la Ley de Raoult relaciona la fracción molar de un componente en el líquido con su presión parcial en la fase vapor.