Сигурно сте икада чули за кристале, вероватно је да је у овом тренутку ваш ум визуализовао огроман дијамант, аметист или топаз. И свакако, у ову групу спадају и многи познати "Драго камење", али кристал није назив који јасно обухвата подручје накита.
Кристал је крајњи производ занимљивог процеса познатог као кристализација, који се одликује резултирањем хомогеном чврстом супстанцом коју чине "лица", а то су делови лоцирани у различитим равнинама.
Карактеристике чврсте супстанце из кристализације
Величина кристала је променљива карактеристика, у широком опсегу димензија. Могу се наћи „огромни“ кристали који се могу мерити и линеарном јединицом „метар“ наћи кристале то мора бити изражено у терминима „микрони“, с обзиром да их мала величина чини упоредивим са микроорганизмима попут бактерија, који су видљиви само кроз микроскоп.
Као што је поменуто, кристални процеси резултирају производима високе чистоће, зато смо раније у дефиницији то и утврдили кристали су хомогени: то јест, састав производа остаје на константној вредности у било којој тачки запремине чврсте супстанце, што такође подразумева да физичке и хемијске карактеристике остану непромењене у целом комаду, ау случају уочавања варијација услед поремећаја, промена ће се догодити у целој врсти. Ова квалитета чини кристале драгоценим производима у разним областима, у распону од процене квалитета материјала до производа употреба процеса кристализације као технике за одвајање супстанци.
Кристални производи се такође могу изоловати на лабораторијском нивоу, контролисаним реакцијама у склоповима који опонашају спонтане процесе који се јављају у природи. Једна од главних предности кристала добијених у контролисаним процесима је што представљају правилније облике, који се савршено подударају са полигоналним фигурама веће тачности.
У кристалу морамо разликовати лица која су део стварне кристалне навике (морфолошке карактеристике), а на основу њиховог броја можемо размотрити основне облике чврстог тела. Обично у кристал је дефинисан комбинацијом неколико основних облика, од којих су главни следећи:
- Педион: Стакло које се састоји од једног равног лица, без еквивалената.
- Пинакоид: Састоји се од два еквивалентна лица у односу на осу симетрије.
- Спхеноид: Две еквивалентне фаце које чине ову чврсту масу леже око бинарне осе.
- Призма: Састоји се од хомологних лица која чине зону. Бити „подручје кристала“ дефинисано као скуп лица паралелних истом смеру, који одговарају ивици истог.
Структуру кристала са унутрашње тачке гледишта можемо сматрати састављеном од мање или више хомогеног, периодичног и анизотропног система раствореног материјала који развија структуру у различитим тачкама у простору. Унутар карактеристика кристала увек је интересовање побуђивала чињеница да свака тачка имају редовно понављање у простору који заузима материјал. У кристалографији се назива феномен који утиче на ову акцију превод.
Процес кристализације
Да би дошло до кристализације, морамо поћи од супстанце која се може класификовати као "Кристално", а ово је дефинисано јер честице које га чине, било да су атомске, молекуларне или јонске природе, имају својства хомогености, периодичности и симетрије.
Читав процес се активира када се у неком тренутку у кристалној супстанци честице почну реорганизовати, у фази познатој као нуклеација. Читав овај процес укључује, поред евидентних промена у редоследу честица, и процес промене термодинамичких услова који су оријентисани на компензацију поремећаја генерисаних променом Гиббсове слободне енергије, коју обележава три догађаја:
- Промена хемијске енергије.
- Стварање интерфејса између зоне нуклеације и остатка хомогене фазе.
- Варијације у запремини и облику које овај процес укључује покрећу тензије.
Следећа фаза потиче, када се структура базе нуклеације стабилизује. Следећи корак је нешто логично и предвидљиво, када будемо имали основну структуру, ући ћемо у процес Црецимиенто, у коме се примећује промена димензија језгра. Мало по мало, ово повећање ће резултирати стварањем лица, све док кристал не стекне добро дефинисану навику.
Механизам раста кристала
Теорија коју је развио Волмер објашњава како се одвија раст кристала, утврђујући да је, око основне структуре из нуклеације кристалне супстанце, нека врста апсорпциони слој, који делује као интерфејс, а поред тога, поспешује миграцију честица око себе, које се крећу паралелно са површином. Резултат овог процеса дефинисан је као структура дефинисана у дводимензионалној равни.
Са своје стране, Коссел и Страски су то утврдили потребан је механички рад да се постигне фиксирање јона за површину овог слоја и да то зависи од његовог положаја.
Развој модела који дефинише раст захтева прогнозу зона засићења где се примећује већа брзина промена (локалне зоне презасићења). То показује да се раст кристала јавља у слојевима.
Кристализација као механизам раздвајања
Будући да се кристал формира са хомогеном супстанцом, његова употреба као метода селективног одвајања супстанци проширена је, међу неколико метода, у наставку, објаснићемо од чега се састоје они чија је употреба распрострањенија:
- Додавање новог растварача: Ако знамо природу производа са којима рукујемо, можемо применити ову методу која се у основи састоји од додавања новог растварача који ступа у интеракцију са растварачем у који је потопљена растворена материја која желимо да кристалише. Када нови растварач селективно почне да комуницира са својим хомологом, раствор се таложи, започињући процес кристализације.
- Хлађење до високих концентрација растворених супстанци: Када имамо раствор високе концентрације, направљен на високим температурама, и подвргнемо га процесу хлађења, добијамо стање презасићења, у коме се раствара већа количина растворене супстанце, него што то растварач може да прихвати, у тим новим температурни услови. Ако се процес смањења температуре врши на контролисан начин, можемо утицати на величину кристала који ћемо добити.
- Сублимација: Ова техника се може применити само у кристалним једињењима која представљају висок притисак паре, на такав начин да трансформације из гасне фазе у чврсту не захтевају пролазак кроз тачку топљења.