Kristallisationsprozesse Wie und wann finden sie statt?

Sicherlich haben Sie jemals von Kristallen gehört, es ist wahrscheinlich, dass Ihr Verstand zu diesem Zeitpunkt einen riesigen Diamanten, einen Amethyst oder einen Topas visualisiert hat. Zu dieser Gruppe gehören sicherlich auch viele der bekanntesten "Edelsteine", Ein Kristall ist jedoch keine Bezeichnung, die das Gebiet des Schmucks eindeutig umfasst.

Ein Kristall ist das Endprodukt eines interessanten Prozesses, der als Kristallisation bekannt ist und dadurch gekennzeichnet ist, dass ein homogener Feststoff entsteht, der durch "Flächen" gebildet wird, bei denen es sich um Teile handelt, die sich in verschiedenen Ebenen befinden.

Eigenschaften des Feststoffs aus der Kristallisation

Die Größe eines Kristalls ist eine variable Eigenschaft in einem weiten Bereich von Dimensionen. Es können "riesige" Kristalle gefunden werden, die ebenso wie wir mit der linearen Einheit "meter" gemessen werden können Kristalle finden das muss sein ausgedrückt in "Mikron", da sie aufgrund ihrer geringen Größe mit Mikroorganismen wie Bakterien vergleichbar sind, die nur durch das Mikroskop beobachtet werden können.

Wie bereits erwähnt, führen kristalline Prozesse zu Produkten mit hoher Reinheit. Deshalb haben wir bereits früher in der Definition festgestellt, dass Die Kristalle sind homogen: das heißt, die Zusammensetzung des Produkts bleibt an jedem Punkt des Volumens des Feststoffs auf einem konstanten Wert, was auch impliziert, dass die physikalischen und chemischen Eigenschaften während des gesamten Stücks unverändert bleiben und im Falle der Beobachtung von Abweichungen aufgrund einer Störung Die Veränderung wird in der gesamten Art auftreten. Diese Qualität macht Kristalle zu wertvollen Produkten in verschiedenen Bereichen, von der Wertschätzung der Materialqualität bis hin zur Verwendung des Kristallisationsprozesses als Technik zur Trennung von Substanzen.

Kristalline Produkte können auch auf Laborebene durch kontrollierte Reaktionen in Baugruppen isoliert werden, die die in der Natur auftretenden spontanen Prozesse nachahmen. Einer der Hauptvorteile der in kontrollierten Prozessen erhaltenen Kristalle besteht darin, dass sie regelmäßigere Formen aufweisen, die perfekt zu den polygonalen Figuren mit größerer Genauigkeit passen.

In einem Kristall müssen wir die Gesichter unterscheiden, die Teil der realen kristallinen Gewohnheit sind (morphologische Eigenschaften), und anhand ihrer Anzahl können wir die Grundformen des Festkörpers berücksichtigen. Normalerweise in Ein Kristall wird durch die Kombination mehrerer Grundformen definiertDie wichtigsten sind die folgenden:

Kristallisation

  • Pedion: Glas bestehend aus einer einzigen flachen Fläche ohne Äquivalente.
  • Pinacoid: Es besteht aus zwei äquivalenten Flächen in Bezug auf eine Symmetrieachse.
  • Keilbein: Die beiden äquivalenten Flächen, aus denen dieser Körper besteht, liegen um eine Binärachse.
  • Prisma: Es besteht aus homologen Gesichtern, die eine Zone bilden. Dies ist die "Fläche eines Kristalls", definiert als eine Reihe von Flächen parallel zu derselben Richtung, die einer Kante derselben entsprechen.

Die Struktur von Kristallen aus innerer Sicht kann als ein mehr oder weniger homogenes, periodisches und anisotropes System eines gelösten Materials angesehen werden, das an verschiedenen Stellen im Raum eine Struktur entwickelt. Innerhalb der Eigenschaften der Kristalle hat das Interesse immer die Tatsache geweckt, dass jeder Punkt habe eine regelmäßige Wiederholung in dem Raum, den das Material einnimmt. In der Kristallographie wird das Phänomen genannt, das diese Aktion beeinflusst Übersetzung.

Kristallisationsprozess

Damit eine Kristallisation stattfinden kann, müssen wir von einer Substanz ausgehen, die als klassifiziert werden kann "Kristallin", und dies wird definiert, weil die Teilchen, aus denen es besteht, ob sie atomarer, molekularer oder ionischer Natur sind, Eigenschaften von Homogenität, Periodizität und Symmetrie haben.

Der gesamte Prozess wird aktiviert, wenn sich die Partikel irgendwann in der kristallinen Substanz in einem Stadium, das als bekannt ist, neu zu organisieren beginnen Keimbildung. Dieser gesamte Prozess beinhaltet zusätzlich zu der offensichtlichen Variation in der Reihenfolge der Partikel einen Prozess der Änderung der thermodynamischen Bedingungen, der sich an der Kompensation der Störungen orientiert, die durch die Änderung der freien Gibbs-Energie erzeugt werden, die durch gekennzeichnet ist drei Ereignisse:

  • Die Änderung der chemischen Energie.
  • Die Schaffung einer Grenzfläche zwischen der Keimbildungszone und dem Rest der homogenen Phase.
  • Die Variation in Volumen und Form, die dieser Prozess mit sich bringt, löst Spannungen aus.

Die nächste Phase entsteht, wenn sich die Keimbildungsgrundstruktur stabilisiert. Der nächste Schritt ist etwas Logisches und Vorhersehbares. Sobald wir die Grundstruktur haben, werden wir in einen Prozess von eintreten crecimiento, bei dem eine Veränderung der Abmessungen des Kerns beobachtet wird. Nach und nach führt diese Zunahme zur Bildung von Gesichtern, bis der Kristall eine genau definierte Gewohnheit annimmt.

Mechanismus des Kristallwachstums

Die von Volmer entwickelte Theorie erklärt, wie das Wachstum eines Kristalls stattfindet, und stellt fest, dass um die Grundstruktur aus der Keimbildung der kristallinen Substanz eine Art von Absorptionsschicht, das als Grenzfläche fungiert und darüber hinaus die Migration von Partikeln um sich herum fördert, die sich parallel zur Oberfläche bewegen. Das Ergebnis dieses Prozesses ist als eine Struktur definiert, die in einer zweidimensionalen Ebene definiert ist.

Kossel und Straski haben das ihrerseits festgestellt mechanische Arbeit ist erforderlich um die Fixierung eines Ions an der Oberfläche dieser Schicht zu erreichen, und dass es von seiner Position abhängt.

Die Entwicklung eines Modells, das das Wachstum definiert, erfordert die Vorhersage von Sättigungszonen, in denen eine höhere Änderungsrate beobachtet wird (lokale Übersättigungszonen). Dies zeigt, dass das Kristallwachstum in Schichten auftritt.

Kristallisation als Trennmechanismus

Da ein Kristall mit einer homogenen Substanz gebildet wird, wurde seine Verwendung als Methode zur selektiven Trennung von Substanzen auf verschiedene Methoden erweitert. Im Folgenden werden wir erklären, woraus diejenigen bestehen, deren Verwendung weiter verbreitet ist:

  • Hinzufügen eines neuen Lösungsmittels: Wenn wir die Art der Produkte kennen, mit denen wir umgehen, können wir diese Methode anwenden, die im Wesentlichen darin besteht, ein neues Lösungsmittel hinzuzufügen, das mit dem Lösungsmittel interagiert, in das der gelöste Stoff, den wir kristallisieren möchten, eingetaucht ist. Wenn das neue Lösungsmittel selektiv mit seinem Homologen zu interagieren beginnt, fällt der gelöste Stoff aus und initiiert den Kristallisationsprozess.
  • Abkühlen auf hohe Konzentrationen gelöster Stoffe: Wenn wir eine hochkonzentrierte Lösung haben, die bei hohen Temperaturen hergestellt wurde, und sie einem Kühlprozess unterziehen, erhalten wir einen Übersättigungszustand, in dem eine größere Menge an gelöstem Stoff gelöst ist, als das Lösungsmittel in diesen neuen aufnehmen kann Temperaturbedingungen. Wenn der Temperaturreduzierungsprozess kontrolliert durchgeführt wird, können wir die Größe des Kristalls beeinflussen, den wir erhalten werden.
  • Sublimation: Diese Technik kann nur in kristallinen Verbindungen angewendet werden, die einen hohen Dampfdruck aufweisen, so dass die Umwandlung von einer Gasphase in eine feste Phase nicht den Durchgang durch den Schmelzpunkt erfordert.

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