Kindlasti olete kunagi kuulnud kristallidest, tõenäoliselt on teie mõte sel hetkel visualiseerinud tohutut teemanti, ametüsti või topaasi. Ja kindlasti kuuluvad sellesse rühma ka paljud tuntud "Vääriskivid", kuid kristall pole nimiväärtus, mis hõlmab selgelt ehte valdkonda.
Kristall on huvitava protsessi, mida nimetatakse kristalliseerumiseks, lõppsaadus, mida iseloomustab homogeense tahke aine moodustamine, mille moodustavad "pinnad", mis on osad, mis asuvad erinevates tasapindades.
Kristallimisel saadud tahke aine omadused
Kristalli suurus on muutuva iseloomuga, laias mõõtmetes. Võib leida "tohutuid" kristalle, mida saab mõõta nii lineaarse ühiku "meeter" kui ka leida kristalle nii peabki olema väljendatud mikronites, kuna nende väike suurus muudab need võrreldavaks mikroorganismidega nagu bakterid, mida on võimalik jälgida ainult mikroskoobi kaudu.
Nagu mainitud, on kristallprotsesside tulemuseks kõrge puhtusastmega tooted, sellepärast tõestasime selle juba definitsioonis varem kristallid on homogeensedsee tähendab, et toote koostis püsib tahke aine mahu mis tahes punktis konstantsel väärtusel, mis tähendab ka seda, et füüsikalised ja keemilised omadused jäävad kogu tüki ulatuses muutumatuks ning häire tõttu varieerumise korral; muutus toimub kogu liigi ulatuses. See kvaliteet muudab kristallid väärtuslikeks toodeteks erinevates valdkondades, alates materjali kvaliteedi hindamisest kuni kristallimisprotsessi kasutamine ainete eraldamise tehnikana.
Kristallilisi saadusi saab isoleerida ka labori tasandil, kontrollitud reaktsioonide kaudu kooslustes, mis jäljendavad looduses esinevaid spontaanseid protsesse. Kontrollitud protsessides saadud kristallide üks peamisi eeliseid on see, et neil on korrapärasemad kujundid, mis sobivad ideaalselt suurema täpsusega hulknurksete kujunditega.
Kristallis peame eristama näod, mis on osa tõelisest kristalsest harjumusest (morfoloogilised omadused), ja nende arvu põhjal võime arvestada tahke aine põhikujuga. Tavaliselt aastal kristall on määratletud mitme põhikuju kombinatsiooniga, millest peamised on järgmised:
- Pedion: Klaas, mis koosneb ühest lamedast küljest, ilma ekvivalentideta.
- Pinakoid: See koosneb sümmeetriatelje suhtes kahest samaväärsest pinnast.
- Sfenoid: Kaks samaväärset nägu, millest see tahke koosneb, asuvad binaartelje ümber.
- Prisma: See koosneb homoloogsetest nägudest, mis moodustavad tsooni. Olles "kristalli pindala", mis on määratletud sama suunaga paralleelsete, sama servale vastavate nägude kogumina.
Kristallide struktuuri sisemisest vaatepunktist võib pidada lahustatud materjali enam-vähem homogeenseks, perioodiliseks ja anisotroopseks süsteemiks, mis arendab ruumi erinevates punktides struktuuri. Kristallide omaduste piires on alati huvi äratanud asjaolu, et iga punkt korrake regulaarselt materjali hõivatud ruumis. Kristallograafias nimetatakse seda tegevust mõjutavat nähtust tõlge.
Kristallimisprotsess
Kristallisatsiooni toimumiseks peame lähtuma ainest, mida saab liigitada "Kristalliline", ja see on määratletud seetõttu, et selle moodustavatel osakestel, olenemata sellest, kas need on aatomi-, molekulaar- või ioonilist laadi, on homogeensuse, perioodilisuse ja sümmeetria omadused.
Kogu protsess aktiveerub, kui kristalse aine mingil hetkel hakkavad osakesed ümber korraldama, etapis, mida nimetatakse tuumastumine. Kogu see protsess hõlmab lisaks osakeste järjestuse ilmsele varieerumisele ka termodünaamiliste tingimuste muutumisprotsessi, mis on suunatud Gibbsi vaba energia muutusest tulenevate häirete kompenseerimisele, mida tähistab kolm üritust:
- Keemilise energia muutus.
- Liidese loomine tuumavööndi ja ülejäänud homogeense faasi vahel.
- Selle protsessi kaasnev mahu ja kuju varieerumine kutsub esile pingeid.
Järgmine faas tekib siis, kui tuumaluse struktuur stabiliseerub. Järgmine samm on midagi loogilist ja prognoositavat, kui meil on põhistruktuur olemas, läheme protsessi kasv, milles täheldatakse tuuma mõõtmete muutust. Vähehaaval põhjustab selle kasvu nägu, kuni kristall omandab täpselt määratletud harjumuse.
Kristallide kasvu mehhanism
Volmeri välja töötatud teooria selgitab kristalli kasvu toimumist, tehes kindlaks, et kristallilise aine tuumastumise põhistruktuuri ümber on mingi neeldumiskiht, mis toimib liidesena ja lisaks sellele soodustab selle ümber osakeste rännet, mis liiguvad pinnaga paralleelselt. Selle protsessi tulemus on määratletud kui kahemõõtmelises plaanis määratletud struktuur.
Kossel ja Straski otsustasid omalt poolt on vaja mehaanilist tööd iooni fikseerimise saavutamiseks selle kihi pinnale ja et see sõltub selle asendist.
Kasvu defineeriva mudeli väljatöötamine eeldab küllastustsoonide prognoosi, kus täheldatakse suuremat muutumiskiirust (kohalikud üleküllastumise tsoonid). See näitab, et kristallide kasv toimub kihtidena.
Kristallimine eraldusmehhanismina
Kuna kristall on moodustatud homogeense ainega, on selle kasutamist ainete valikulise eraldamise meetodina mitme meetodi vahel laiendatud allpool, selgitame, millest koosnevad need, kelle kasutamine on laiem:
- Uue lahusti lisamine: Kui teame käideldavate toodete olemust, saame rakendada seda meetodit, mis seisneb põhimõtteliselt uue lahusti lisamises, mis toimib koostoimes lahustiga, millesse lahustunud aine, mida soovime kristallida, on sukeldatud. Kui uus lahusti hakkab selektiivselt suhtlema oma homoloogiga, sadestub soluut, alustades kristallimisprotsessi.
- Jahutamine kõrge lahustunud aine kontsentratsioonini: Kui meil on kõrge kontsentratsiooniga lahus, mis on valmistatud kõrgel temperatuuril, ja allutame selle jahutusprotsessile, saame üleküllastumise tingimuse, kus nendes uutes on lahustunud aine suurem kogus, kui lahusti suudab vastu võtta. temperatuuri tingimused. Kui temperatuuri alandamise protsess toimub kontrollitult, saame mõjutada saadaoleva kristalli suurust.
- Sublimatsioon: Seda tehnikat saab rakendada ainult kõrge aururõhuga kristallühendites, nii et gaasifaasist tahkeks muutumine ei nõua sulamistemperatuuri läbimist.