Olet varmasti koskaan kuullut kiteistä, on todennäköistä, että mielesi on tässä vaiheessa havainnut valtavan timantin, ametistin tai topaasin. Ja varmasti, tähän ryhmään kuuluu myös monia tunnettuja "Jalokivet", mutta kide ei ole nimellisarvo, joka kattaa selvästi korujen alan.
Kide on lopputuote mielenkiintoisesta prosessista, joka tunnetaan nimellä kiteytys, jolle on tunnusomaista, että tuloksena on homogeeninen kiinteä aine, jonka muodostavat "pinnat", jotka ovat eri tasoissa sijaitsevia osia.
Kiteytymisen aikana syntyvän kiinteän aineen ominaisuudet
Kiteen koko on vaihteleva ominaisuus, monilla mitoilla. Löydetään "valtavia" kiteitä, jotka voidaan mitata lineaarisen yksikön "metri" kautta, samoin kuin voimme löytää kiteitä sen täytyy olla ilmaistuna "mikronina", koska niiden pieni koko tekee niistä verrattavissa mikro-organismeihin, kuten bakteereihin, jotka ovat havaittavissa vain mikroskoopilla.
Kuten mainittiin, kiteiset prosessit johtavat erittäin puhtaisiin tuotteisiin, minkä vuoksi totesimme sen aikaisemmin määritelmässä kiteet ovat homogeenisiaToisin sanoen tuotteen koostumus pysyy vakiona missään kiinteän aineen tilavuuden kohdassa, mikä tarkoittaa myös sitä, että fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet pysyvät muuttumattomina koko kappaleessa, ja jos havaitaan häiriön aiheuttamaa vaihtelua, muutos tapahtuu koko lajissa. Tämä laatu tekee kiteistä arvokkaita tuotteita eri aloilla, aina materiaalin laadun arvostamisesta aina kiteytysprosessin käyttö tekniikkana aineiden erottamiseksi.
Kiteiset tuotteet voidaan eristää myös laboratoriotasolla kontrolloitujen reaktioiden avulla kokoonpanoissa, jotka jäljittelevät luonnossa tapahtuvia spontaaneja prosesseja. Yksi hallituissa prosesseissa saatujen kiteiden tärkeimmistä eduista on se, että niiden muodot ovat säännöllisempiä, jotka sopivat täydellisesti monikulmioihin, joiden tarkkuus on suurempi.
Kristallissa meidän on erotettava kasvot, jotka ovat osa todellista kiteistä tapaa (morfologiset ominaisuudet), ja niiden lukumäärän perusteella voimme ottaa huomioon kiinteän aineen perusmuodot. Yleensä kide määritetään useiden perusmuotojen yhdistelmällä, joista tärkeimmät ovat seuraavat:
- Pedion: Lasi, joka koostuu yhdestä tasaisesta pinnasta, ilman vastaavia.
- Pinakoidi: Se koostuu kahdesta symmetria-akseliin nähden vastaavasta pinnasta.
- Sfenoidi: Kaksi ekvivalenttia pintaa, jotka muodostavat tämän kiinteän, ovat binääri-akselin ympäri.
- Prisma: Se koostuu homologisista kasvoista, jotka muodostavat vyöhykkeen. Koska se on "kiteen alue", joka on määritelty joukoksi kasvoja, jotka ovat yhdensuuntaisia saman suunnan kanssa ja vastaavat saman reunaa.
Kiteiden rakenteen sisäisestä näkökulmasta voidaan katsoa muodostavan liuenneen materiaalin enemmän tai vähemmän homogeenisen, jaksollisen ja anisotrooppisen järjestelmän, joka kehittää rakenteen avaruuden eri pisteissä. Kiteiden ominaisuuksien puitteissa kiinnostusta on aina herättänyt se, että jokainen piste toista säännöllisesti materiaalin viemässä tilassa. Kristallografiassa kutsutaan ilmiötä, joka vaikuttaa tähän toimintaan käännös.
Kiteytysprosessi
Jotta kiteytyminen tapahtuisi, meidän on aloitettava aineesta, joka voidaan luokitella "Kiteinen", ja tämä on määritelty, koska sen muodostavilla hiukkasilla, riippumatta siitä, ovatko ne luonteeltaan atomia, molekyyliä tai ioneja, on homogeenisuuden, jaksollisuuden ja symmetrian ominaisuuksia.
Koko prosessi aktivoituu, kun kiteisen aineen jossain vaiheessa hiukkaset alkavat organisoitua uudelleen vaiheessa, joka tunnetaan nimellä ytimen muodostuminen. Koko tämä prosessi sisältää hiukkasten ilmeisen vaihtelun lisäksi termodynaamisten olosuhteiden muutosprosessin, joka on suunnattu Gibbsin vapaan energian muutoksen aiheuttamien häiriöiden kompensointiin. kolme tapahtumaa:
- Kemiallisen energian muutos.
- Rajapinnan luominen ytimen muodostumisvyöhykkeen ja muun homogeenisen vaiheen välille.
- Tähän prosessiin liittyvä tilavuuden ja muodon vaihtelu laukaisee jännitteitä.
Seuraava vaihe syntyy, kun ytimen emäsrakenne stabiloituu. Seuraava vaihe on jotain loogista ja ennakoitavaa, kun meillä on perusrakenne, siirrymme prosessiin kasvu, jossa havaitaan muutos ytimen mitoissa. Vähitellen tämä kasvu johtaa kasvojen muodostumiseen, kunnes kide saa hyvin määritellyn tapan.
Kiteen kasvumekanismi
Volmerin kehittämä teoria selittää, kuinka kiteen kasvu tapahtuu, ja todetaan, että kiteisen aineen ydintämisen perusrakenteen ympärillä on eräänlainen imukerros, joka toimii rajapintana, ja lisäksi se edistää hiukkasten kulkeutumista ympärilleen, jotka liikkuvat pinnan suuntaisesti. Tämän prosessin tulos määritellään rakenteeksi, joka on määritelty kaksiulotteisessa tasossa.
Kossel ja Straski puolestaan päättivät sen mekaaninen työ vaaditaan saavuttaa ionin kiinnittyminen tämän kerroksen pintaan ja että se riippuu sen sijainnista.
Kasvua määrittelevän mallin kehittäminen edellyttää ennustetta kyllästysvyöhykkeille, joissa havaitaan suurempi muutosnopeus (paikalliset ylikyllästymisalueet). Tämä osoittaa, että kiteiden kasvu tapahtuu kerroksittain.
Kiteytys erotusmekanismina
Koska kide on muodostettu homogeenisen aineen kanssa, sen käyttöä aineiden selektiivisenä erottamismenetelmänä on laajennettu alla olevien useiden menetelmien joukossa, selitämme, mistä koostuvat ne, joiden käyttö on laajempaa:
- Uuden liuottimen lisääminen: Jos tiedämme käsittelemiemme tuotteiden luonteen, voimme soveltaa tätä menetelmää, joka koostuu periaatteessa uuden liuottimen lisäämisestä, joka on vuorovaikutuksessa sen liuottimen kanssa, johon liuotettava aine, jonka haluamme kiteyttää, upotetaan. Kun uusi liuotin alkaa valikoivasti olla vuorovaikutuksessa homologinsa kanssa, liukeneva aine saostuu aloittaen kiteytymisprosessin.
- Jäähdytys korkeisiin liuenneisiin aineisiin: Kun meillä on korkean pitoisuuden liuos, joka on valmistettu korkeissa lämpötiloissa, ja altistamme sen jäähdytysprosessille, saamme ylikyllästymisen ehdon, jossa liuenneen aineen määrä liukenee enemmän kuin liuotin pystyy hyväksymään, näissä uusissa lämpötilaolosuhteet. Jos lämpötilan alentaminen tapahtuu hallitusti, voimme vaikuttaa saamamme kiteen kokoon.
- Sublimaatio: Tätä tekniikkaa voidaan soveltaa vain kiteisissä yhdisteissä, joilla on korkea höyrynpaine, siten, että muunnokset kaasufaasista kiinteäksi eivät vaadi kulkemista sulamispisteen läpi.