Наверняка вы когда-нибудь слышали о кристаллах, вполне вероятно, что в этот момент ваш разум представил себе огромный алмаз, аметист или топаз. И, конечно же, в эту группу входят многие известные "Драгоценные камни", но кристалл - это не номинал, который явно относится к области ювелирных украшений.
Кристалл - это конечный продукт интересного процесса, известного как кристаллизация, который характеризуется образованием однородного твердого вещества, образованного «гранями», которые представляют собой части, расположенные в разных плоскостях.
Характеристики твердого вещества от кристаллизации
Размер кристалла - это переменная характеристика в широком диапазоне размеров. Можно найти «огромные» кристаллы, которые можно измерить линейной единицей «метр», а также мы можем найти кристаллы это должно быть выражается в микронах, поскольку их небольшой размер делает их сопоставимыми с микроорганизмами, такими как бактерии, которые можно наблюдать только в микроскоп.
Как уже упоминалось, кристаллические процессы приводят к получению продуктов высокой чистоты, поэтому ранее в определении мы установили, что кристаллы однородные: то есть состав продукта остается на постоянном уровне в любой точке объема твердого тела, что также означает, что физические и химические характеристики остаются неизменными по всему куску, а в случае наблюдения отклонений из-за нарушения, изменение будет происходить по всему виду. Это качество делает кристаллы ценными изделиями в различных областях, от оценки качества материала до использование процесса кристаллизации как метода разделения веществ.
Кристаллические продукты также могут быть изолированы на лабораторном уровне с помощью контролируемых реакций в сборках, которые имитируют спонтанные процессы, происходящие в природе. Одним из основных преимуществ кристаллов, полученных в контролируемых процессах, является то, что они имеют более правильную форму, которая идеально сочетается с многоугольными фигурами с большей точностью.
В кристалле мы должны различать грани, которые являются частью настоящего кристаллического габитуса (морфологические характеристики), и, основываясь на их количестве, мы можем рассматривать основные формы твердого тела. Обычно в кристалл определяется комбинацией нескольких основных форм, основные из которых следующие:
- Педион: Стекло, состоящее из одной плоской поверхности, без аналогов.
- Пинакоид: Он состоит из двух эквивалентных граней относительно оси симметрии.
- Клиновидная: Две эквивалентные грани, составляющие это твердое тело, лежат вокруг бинарной оси.
- Призма: Он состоит из гомологичных граней, составляющих зону. Являясь «площадью кристалла», определяемой как набор граней, параллельных одному направлению, соответствующих его краю.
Структуру кристаллов с внутренней точки зрения можно рассматривать как состоящую из более или менее однородной, периодической и анизотропной системы растворенного материала, которая образует структуру в различных точках пространства. Что касается характеристик кристаллов, интерес всегда вызывал тот факт, что каждая точка регулярно повторять в пространстве, занимаемом материалом. В кристаллографии явление, влияющее на это действие, называется перевод.
Процесс кристаллизации
Чтобы произошла кристаллизация, мы должны исходить из вещества, которое можно классифицировать как "Кристаллический", и это определяется потому, что составляющие его частицы, независимо от того, имеют ли они атомную, молекулярную или ионную природу, обладают свойствами однородности, периодичности и симметрии.
Весь процесс активируется, когда в какой-то момент в кристаллическом веществе частицы начинают реорганизовываться на стадии, известной как зарождение. Весь этот процесс включает в себя, помимо очевидного изменения порядка частиц, процесс изменения термодинамических условий, ориентированных на компенсацию возмущений, вызванных изменением свободной энергии Гиббса, которое отмечается три события:
- Изменение химической энергии.
- Создание границы раздела между зоной зародышеобразования и остальной гомогенной фазой.
- Изменения в объеме и форме, возникающие в этом процессе, вызывают напряженность.
Следующая фаза возникает, когда стабилизируется базовая структура зародышеобразования. Следующим шагом будет что-то логичное и предсказуемое: как только у нас будет базовая структура, мы войдем в процесс Разность от вычитания, в котором наблюдается изменение размеров ядра. Постепенно это увеличение приведет к образованию граней, пока кристалл не приобретет четко выраженный габитус.
Механизм роста кристаллов
Теория, разработанная Фольмером, объясняет, как происходит рост кристалла, устанавливая, что вокруг основной структуры от зарождения кристаллического вещества возникает своего рода абсорбционный слой, который действует как граница раздела, и в дополнение к этому он способствует миграции частиц вокруг себя, которые движутся параллельно поверхности. Результат этого процесса определяется как структура, заданная в двухмерной плоскости.
Со своей стороны Коссель и Страски определили, что требуется механическая работа чтобы добиться фиксации иона на поверхности этого слоя, и это зависит от его положения.
Разработка модели, определяющей рост, требует прогноза зон насыщения, где наблюдается более высокая скорость изменения (локальные зоны перенасыщения). Это показывает, что рост кристаллов происходит послойно.
Кристаллизация как механизм разделения
Поскольку кристалл образован из однородного вещества, его использование в качестве метода селективного разделения веществ распространилось среди нескольких методов, ниже мы объясним, из чего состоят те, чье использование более распространено:
- Добавление нового растворителя: Если мы знаем природу продуктов, с которыми мы работаем, мы можем применить этот метод, который в основном состоит из добавления нового растворителя, который взаимодействует с растворителем, в который погружается растворенное вещество, которое мы хотим кристаллизовать. Когда новый растворитель начинает избирательно взаимодействовать со своим гомологом, растворенное вещество выпадает в осадок, инициируя процесс кристаллизации.
- Охлаждение до высоких концентраций растворенных веществ: Когда у нас есть раствор с высокой концентрацией, который был приготовлен при высоких температурах, и мы подвергаем его процессу охлаждения, мы получаем состояние перенасыщения, при котором растворяется большее количество растворенного вещества, чем может принять растворитель, в этих новых температурный режим. Если процесс снижения температуры осуществляется контролируемым образом, мы можем влиять на размер кристалла, который мы собираемся получить.
- Сублимация: Этот метод может применяться только в кристаллических соединениях, которые имеют высокое давление пара, таким образом, чтобы превращения из газовой фазы в твердую не требовали перехода через точку плавления.