פעולות יחידה: סוגים ודוגמאות - כִּימִיָה - 2025

הפעולות היחידות הן בעיות הקשורות טיפולים פיסיים זינה על מנת לקבל את המוצר רצוי מתוך זה. כל הפעולות הללו מצייתות לחוקי שימור המסה ואנרגיה, כמו גם תנופה.

פעולות אלה מקלות על הובלת חומר הגלם (זה במצב נוזלי, מוצק או גזי) אל הכורים, כמו גם את החימום או הקירור שלו. הם גם מקדמים הפרדה יעילה של רכיב ספציפי מתערובת מוצרים.

סכרי מים הם דוגמאות לפעולות היחידה

בשונה מתהליכים יחידים המשנים את טיבם הכימי של החומר, פעולות מבקשות לשנות את מצבו באמצעות מעבר צבע של אחד מתכונותיו הפיזיקו-כימיות. זה מושג על ידי יצירת שיפוע בתנועת מסה, אנרגיה או כמות.

לא רק בתעשייה הכימית יש אינספור דוגמאות לניתוחים אלה, אלא גם במטבח. לדוגמה, הקצפת חלק מחלב נוזלי מייצרת שמנת וחלב רזה.

לעומת זאת, אם להוסיף לאותו חלב חלבון זה פיתרון חומצי (חומצה לימונית, חומץ וכו '), הוא גורם לדטטורה של חלבונים שלו, זהו תהליך (חמצון) ולא פעולת יחידה.

סוגי פעולות היחידה

פעולות העברת חומרים

פעולות יחידות מסוג זה מעבירות מסת באמצעות מנגנון דיפוזיה. במילים אחרות: חומר הגלם נתון למערכת שמייצרת וריאציה בריכוז הרכיב שיוצא או מופרד.

דוגמא מעשית היא בחינת שאיבת שמן טבעי מכמה זרעים.

מכיוון שהשמנים הם בעיקרם אופולאריים, ניתן לחלץ אותם עם ממס אפולרי (כמו n-hexane), אשר רוחץ את הזרעים אך אינו מגיב (תיאורטית) עם אף אחד ממרכיבי המטריצה ​​שלהם (קונכיות ואגוזים). ).

פעולות העברת חום

כאן מועבר חום מהגוף שהוא חם יותר לגוף קר יותר. אם חומר הגלם הוא הגוף הקור וחיוני להעלות את הטמפרטורה שלו, למשל, להפחית את צמיגותו ולהקל על תהליך, אזי הוא במגע עם זרימה או משטח חם.

עם זאת, פעולות אלה עוברות מעבר של "פשוט" של חום, מכיוון שאפשר להפוך את האנרגיה לכל אחת מהביטויים שלה (אור, רוח, מכני, חשמל וכו ').

דוגמה לאמור לעיל ניתן לראות במפעלים הידרואלקטריים, בהם משתמשים בזרמי מים לייצור חשמל.

פעולות העברת מסה ואנרגיה במקביל

בסוג פעולה זה, שתי התופעות הקודמות מתרחשות במקביל, ומעבירות מסה (שיפוע ריכוז) לדרגת טמפרטורה.

לדוגמא, אם סוכר מומס בסיר מים ואז המים מחוממים, התגבשות הסוכר מתרחשת כאשר הוא מתקרר לאט.

כאן מתרחשת העברת הסוכר המומס לעבר הגבישים שלו. פעולה זו, המכונה התגבשות, מאפשרת להשיג מוצרים מוצקים בדרגה גבוהה של טוהר.

דוגמא נוספת היא ייבוש גוף. אם מלח hydrated הוא נתון לחום, זה ישחרר את מי ההידרציה בצורה של אדים. זה שוב מייצר שינוי בריכוז ההמונים של המים במלח ככל שהמלח עולה בטמפרטורה.

דוגמאות

זִקוּק

הזיקוק מורכב מהפרדת רכיבי תערובת נוזלית על בסיס תנודתיותם או נקודות הרתיחה שלהם. אם A ו- B לא ניתן לערבב אותם ויוצרים פיתרון הומוגני, אך A רותח בחום של 50 מעלות צלזיוס וב- 130 מעלות צלזיוס, אז ניתן לזקק את A מהתערובת באמצעות זיקוק פשוט.

התמונה למעלה מייצגת הגדרה טיפוסית של זיקוק פשוט. בקנה מידה תעשייתי, עמודי הזיקוק גדולים בהרבה ויש להם מאפיינים אחרים, המאפשרים הפרדה של תרכובות עם נקודות רתיחה קרובות מאוד (זיקוק שברירי).

A ו- B נמצאים בבקבוק הדומם (2) המחומם באמבטיית שמן (14) על ידי צלחת החימום (13). אמבט השמן מבטיח חימום הומוגני יותר בכל גוף הכדור.

כאשר התערובת מעלה את הטמפרטורה שלה סביב 50 מעלות צלזיוס, אדי A בורחים ומייצרים קריאה על המדחום (3).

לאחר מכן, האדים החמים של A נכנסים למעבה (5) שם הם מקוררים ומתעבים על ידי פעולת המים המסתובבים סביב הזכוכית (נכנסים ב 6 ויוצאים ב 7).

לבסוף, בלון האיסוף (8) מקבל א 'מרוכז. הוא מוקף באמבטייה קרה כדי למנוע דליפה אפשרית של A לסביבה (אלא אם כן A לא מאוד הפכפך).

קְלִיטָה

הקליטה מאפשרת הפרדת רכיבים מזיקים מזרם גזי שמשוחרר לאחר מכן לסביבה.

זה מתבצע על ידי העברת הגזים לטור מלא בממס נוזלי. לפיכך, הנוזל ממיס באופן סלקטיבי רכיבים מזיקים (כגון SO ₂ , CO, NO _x ו- H ₂ S), ומשאיר את הגז שיוצא ממנו "נקי".

צנטריפוגה

בפעולה יחידה זו מפעיל הצנטריפוגה (המכשיר בתמונה העליונה) כוח צנטריפטלי העולה על אלפי פעמים מהאצת הכובד.

כתוצאה מכך החלקיקים התלויים מתיישבים לתחתית הצינור, ומאפשרים את הגירוש או הדגימה שלאחר מכן של הסופר-נפט.

אם כוח צנטריפטלי לא היה פועל, כוח הכבידה היה מפריד את המוצק במהירות איטית מאוד. כמו כן, לא לכל החלקיקים יש אותו משקל, גודל או שטח פנים, כך שהם אינם מתיישבים במסה אחת מוצקה בתחתית הצינור.

סִנוּן

כמו ספיגה, ספיחה מועילה לטיהור זרמים נוזליים ומוצקים. עם זאת, ההבדל הוא שהזיהומים אינם חודרים לחומר הסופג, שהוא מוצק (כמו ג'ל הסיליקה הכחלחל בתמונה למעלה); במקום זה הוא נדבק לפני השטח שלו.

בדומה, אופיו הכימי של המוצק שונה מזה של החלקיקים שהוא סופג (גם אם יש זיקה גדולה בין השניים). מסיבה זו, ספיחה והתגבשות - הגבישים סופגים חלקיקים לצמוח - הם שני פעולות יחידות שונות.

הפניות

1. פרננדז ג '(24 בנובמבר 2014). פעולות יחידה. הוחזר ב- 24 במאי 2018, מ: industriaquimica.net
2. קרלוס א ביזמה פיקה. פעולות יחידה: יחידה 4: סוגי פעולות היחידה. . הוחזר ב- 24 במאי 2018, מ: academia.edu
3. קורס: טכנולוגיה כימית (אורגנית). הרצאה 3: עקרונות בסיסיים של מעבדי יחידה ופעילות יחידה בתעשיות כימיות אורגניות. . הוחזר ב- 24 במאי 2018, מ: nptel.ac.in
4. שימה עלי חמד. (2014). הפעלת יחידה. . הוחזר ב- 24 במאי 2018, מ: ceng.tu.edu.iq
5. רל ארל. (1983). פעולות יחידה בעיבוד מזון. הוחזר ב- 24 במאי 2018, מ: nzifst.org.nz
6. מיקולובה. (1 במרץ, 2008). סלובנפט - צמח פוליפרופילן חדש. . הוחזר ב- 24 במאי 2018, מ: commons.wikimedia.org
7. כיס רוק. (13 במרץ, 2012). צנטריפוגה תרמו. . הוחזר ב- 24 במאי 2018, מ: commons.wikimedia.org
8. מאורו קאטב. (2016, 22 באוקטובר). ג'ל סיליקה כחול. . הוחזר ב- 24 במאי 2018, מ: flickr.com