Biztosan hallottál már kristályokról, valószínű, hogy ezen a ponton elméd egy hatalmas gyémántot, ametisztet vagy topázt vizualizált. És minden bizonnyal ebbe a csoportba tartoznak a közismertek közül sokan "Drágakövek", de a kristály nem olyan címlet, amely egyértelműen felöleli az ékszerek területét.
A kristály egy érdekes, kristályosításnak nevezett eljárás végterméke, amelynek jellemzője, hogy homogén szilárd anyagot eredményez, amelyet "lapok" alkotnak, amelyek különböző síkokban elhelyezkedő részek.
A kristályosítással kapott szilárd anyag jellemzői
A kristály mérete változó jellemző, széles mérettartományban. Hatalmas "kristályok találhatók, amelyek a" méter "lineáris egységen keresztül mérhetők, ahogy mi is kristályokat találni annak lennie kell mikronban kifejezve, mivel kis méretük összehasonlíthatóvá teszi azokat a mikroorganizmusokkal, például baktériumokkal, amelyek csak a mikroszkópon keresztül figyelhetők meg.
Mint említettük, a kristályos folyamatok nagy tisztaságú termékeket eredményeznek, ezért a definícióban korábban ezt megállapítottuk a kristályok homogénekvagyis a termék összetétele a szilárd anyag térfogatának bármely pontján állandó értéken marad, ami azt is magában foglalja, hogy a fizikai és kémiai tulajdonságok a darab egészében változatlanok maradnak, és ha a rendellenesség miatti eltéréseket észlelnek, a változás az egész fajon bekövetkezik. Ez a minőség a kristályokat értékes termékekké teszi különféle területeken, az anyag minőségének megítélésétől kezdve a a kristályosítási eljárás technikája az anyagok elválasztására.
A kristályos termékeket laboratóriumi szinten is el lehet különíteni, ellenőrzött reakciók útján olyan szerelvényekben, amelyek a természetben előforduló spontán folyamatokat utánozzák. Az ellenőrzött folyamatok során kapott kristályok egyik fő előnye, hogy szabályosabb formákat mutatnak, amelyek tökéletesen illeszkednek a nagyobb pontosságú sokszög alakú ábrákhoz.
Egy kristályban meg kell különböztetnünk azokat az arcokat, amelyek a valódi kristályos szokás részei (morfológiai jellemzők), és számuk alapján figyelembe vehetjük a szilárd anyag alapvető alakjait. Általában egy kristályt több alapvető forma kombinációja határoz megamelyek közül a legfontosabbak a következők:
- Pedion: Üveg egyetlen lapos felületből, egyenértékűek nélkül.
- Pinacoid: A szimmetriatengely vonatkozásában két egyenértékű oldal alkotja.
- Ékalakú: Az ezt a szilárdtestet alkotó két egyenértékű arc bináris tengely körül fekszik.
- Prizma: Homológ arcok alkotják, amelyek egy zónát alkotnak. A "kristály területe", amely az azonos irányú párhuzamos arcok halmazának felel meg, amelyek ugyanannak az élének felelnek meg.
Belső szempontból a kristályok szerkezetét úgy tekinthetjük, mint egy oldott anyag többé-kevésbé homogén, periodikus és anizotróp rendszerét, amely a tér különböző pontjain struktúrát fejleszt. A kristályok jellemzőin belül az érdeklődést mindig felkeltette az a tény, hogy az egyes pontok rendszeresen ismételje meg az anyag által elfoglalt térben. A kristálytanban ezt a cselekvést befolyásoló jelenséget nevezzük fordítás.
Kristályosítási folyamat
A kristályosodás bekövetkezéséhez olyan anyagból kell kiindulnunk, amely besorolható "Kristályos", és ez azért van meghatározva, mert az azt alkotó részecskék, legyenek azok atom-, molekuláris vagy ionos jellegűek, homogenitás, periodicitás és szimmetria tulajdonságokkal bírnak.
Az egész folyamat akkor aktiválódik, amikor a kristályos anyag egy bizonyos pontján a részecskék újraszerveződni kezdenek, az úgynevezett szakaszban magképződés. Ez az egész folyamat a részecskék sorrendjének nyilvánvaló változásán túlmenően magában foglalja a termodinamikai viszonyok változásának folyamatát, amely a Gibbs-féle szabad energia változásából eredő zavarok kompenzálására irányul, amelyet a három esemény:
- A kémiai energia változása.
- Interfész létrehozása a magképző zóna és a homogén fázis többi része között.
- A térfogat és az alak változása, amelyet ez a folyamat magában foglal, feszültségeket vált ki.
A következő fázis akkor keletkezik, amikor a nukleációs bázis szerkezete stabilizálódik. A következő lépés valami logikus és kiszámítható, miután megkapjuk az alapvető struktúrát, belépünk egy folyamatba növekedés, amelyben a mag méreteinek változása figyelhető meg. Ez a növekedés apránként arcok kialakulását eredményezi, amíg a kristály jól meghatározott szokássá nem válik.
A kristálynövekedés mechanizmusa
A Volmer által kidolgozott elmélet elmagyarázza, hogyan zajlik a kristály növekedése, megállapítva, hogy a kristályos anyag magképződéséből származó alapszerkezet körül egyfajta abszorpciós réteg, amely interfészként működik, és ezen kívül elősegíti a körülötte lévő részecskék vándorlását, amelyek a felszínnel párhuzamosan mozognak. Ennek a folyamatnak az eredményét kétdimenziós síkban definiált szerkezetként definiáljuk.
Kossel és Straski a maguk részéről ezt határozták meg mechanikai munkára van szükség hogy elérjük az ion rögzítését ennek a rétegnek a felületén, és hogy ez függ a helyzetétől.
A növekedést meghatározó modell kidolgozása megköveteli a telítettségi zónák előrejelzését, ahol nagyobb a változás mértéke (lokális túltelítettségi zónák). Ez azt mutatja, hogy a kristálynövekedés rétegekben történik.
Kristályosítás mint elválasztási mechanizmus
Mivel egy kristály homogén anyaggal képződik, az anyag szelektív szétválasztásának módszereként az alábbiakban számos módszer közül meghosszabbodott, ezért megmagyarázzuk, miből állnak azok, akiknek a használata elterjedtebb:
- Új oldószer hozzáadása: Ha ismerjük az általunk kezelt termékek jellegét, alkalmazhatjuk ezt a módszert, amely alapvetően egy új oldószer hozzáadásából áll, amely kölcsönhatásba lép azzal az oldószerrel, amelyben a kristályosítani kívánt oldott anyag belemerül. Amikor az új oldószer szelektíven kezd kölcsönhatásba lépni homológjával, az oldott anyag kicsapódik, megindítva a kristályosodási folyamatot.
- Hűtés magas oldott anyag koncentrációra: Amikor magas koncentrációjú oldatunk van, amelyet magas hőmérsékleten készítettünk, és hűtési folyamatnak vetettük alá, akkor a túltelítettség olyan állapotát kapjuk, amelyben az oldott anyag nagyobb mennyisége oldódik fel, mint amennyit az oldószer el tud fogadni. hőmérsékleti viszonyok. Ha a hőmérséklet csökkentésének ellenőrzött módon történik, befolyásolhatjuk a kristály méretét, amelyet meg fogunk szerezni.
- Szublimáció: Ez a technika csak olyan kristályos vegyületekben alkalmazható, amelyek nagy gőznyomást mutatnak, oly módon, hogy a gázfázisból szilárdvá történő átalakuláshoz nincs szükség az olvadásponton való áthaladásra.