Kristalliseringsprocesser Hur och när händer de?

Visst har du någonsin hört talas om kristaller, det är troligt att ditt sinne vid denna tidpunkt har visualiserat en enorm diamant, en ametist eller en topas. Och den gruppen inkluderar verkligen många av de välkända "Värdefulla stenar", men en kristall är inte ett valör som tydligt omfattar smycken.

En kristall är slutprodukten av en intressant process som kallas kristallisation, vilken kännetecknas av att den resulterar i ett homogent fast ämne bildat av "ansikten", som är delar placerade i olika plan.

Egenskaper hos det fasta ämnet från kristallisation

Storleken på en kristall är en variabel egenskap i ett stort antal dimensioner. "Enorma" kristaller kan hittas som kan mätas genom linjär enhet "mätare", så väl vi kan hitta kristaller det måste vara uttryckt i termer av "mikron", eftersom deras lilla storlek gör dem jämförbara med mikroorganismer såsom bakterier, som bara kan observeras genom mikroskopet.

Som nämnts resulterar kristallina processer i produkter med hög renhet, det är därför vi tidigare, i definitionen, fastställt att kristallerna är homogena: det vill säga produktens sammansättning förblir vid ett konstant värde vid vilken punkt som helst i det fasta ämnets volym, vilket också innebär att de fysikaliska och kemiska egenskaperna förblir oförändrade i hela biten och vid variationer på grund av störningar, förändringen kommer att ske i hela arten. Denna kvalitet gör kristaller till värdefulla produkter inom olika områden, allt från uppskattning av materialets kvalitet till användning av kristallisationsprocessen som en teknik för att separera ämnen.

Kristallina produkter kan också isoleras på laboratorienivå genom kontrollerade reaktioner i sammansättningar som efterliknar de spontana processerna som sker i naturen. En av de största fördelarna med kristaller som erhålls i kontrollerade processer är att de presenterar mer regelbundna former, som perfekt matchar de polygonala figurerna med större noggrannhet.

I en kristall är det nödvändigt att särskilja ansikten som ingår i den verkliga kristallina vanan (morfologiska egenskaper), och baserat på antalet av dem kan vi betrakta de grundläggande formerna av det fasta ämnet. Vanligtvis i en kristall definieras av kombinationen av flera grundläggande formerde viktigaste är följande:

• Pedion: Glas som består av ett enda platt ansikte, utan motsvarigheter.
• Pinacoid: Den består av två ekvivalenta ytor med avseende på en symmetriaxel.
• Sphenoid: De två ekvivalenta ansikten som utgör denna solida ligger runt en binär axel.
• Prisma: Den består av homologa ansikten som utgör en zon. Att vara "ett kristallområde" definierat som en uppsättning ansikten parallellt med samma riktning, vilket motsvarar en kant av samma.

Kristallstrukturen ur en intern synvinkel kan anses bestå av ett mer eller mindre homogent, periodiskt och anisotropiskt system av ett upplöst material som utvecklar en struktur vid olika platser i rymden. Inom kristallernas egenskaper har intresset alltid väckts av det faktum att varje punkt upprepa regelbundet i det utrymme som upptas av materialet. I kristallografi kallas fenomenet som påverkar denna handling översättning.

Kristallisationsprocess

För att en kristallisering ska inträffa måste vi utgå från ett ämne som kan klassificeras som "Kristallin", och detta definieras eftersom de partiklar som utgör den, oavsett om de är av atom-, molekylär eller jonisk natur, har egenskaper av homogenitet, periodicitet och symmetri.

Hela processen aktiveras när partiklarna någon gång i den kristallina substansen börjar omorganisera, i ett stadium som kallas kärnbildning. Hela denna process involverar, förutom den uppenbara variationen i partiklarnas ordning, en process av förändring av de termodynamiska förhållandena, som är orienterade mot kompensationen för störningar som genereras av förändringen i Gibbs fria energi, vilket markeras tre händelser:

• Förändringen i kemisk energi.
• Skapandet av ett gränssnitt mellan kärnbildningszonen och resten av den homogena fasen.
• Variationen i volym och form som denna process innebär utlöser spänningar.

Nästa fas har sitt ursprung när kärnbildningsstrukturen stabiliseras. Nästa steg är något logiskt och förutsägbart, när vi väl har den grundläggande strukturen kommer vi in ​​i en process av tillväxt, där en förändring i kärnans dimensioner observeras. Så småningom kommer denna ökning att resultera i ansiktsbildning tills kristallen får en väldefinierad vana.

Mekanism för kristalltillväxt

Teorin som utvecklats av Volmer förklarar hur tillväxten av en kristall sker och fastställer att, kring den grundläggande strukturen från kärnbildningen av den kristallina substansen, ett slags absorptionsskikt, som fungerar som ett gränssnitt, och utöver detta främjar det en migrering av partiklar runt den, som rör sig parallellt med ytan. Resultatet av denna process definieras som en struktur definierad i ett tvådimensionellt plan.

För sin del bestämde Kossel och Straski det mekaniskt arbete krävs för att uppnå fixering av en jon på ytan av detta skikt och att den beror på dess position.

Utvecklingen av en modell som definierar tillväxt kräver prognos för mättningszoner där en högre förändringshastighet observeras (lokala övermättnadszoner). Detta visar att kristalltillväxt sker i lager.

Kristallisering som en separationsmekanism

Eftersom en kristall bildas med en homogen substans har dess användning som metod för selektiv separation av ämnen utvidgats, bland flera metoder nedan, kommer vi att förklara vad de vars användning är mer utbredd består av:

• Lägga till ett nytt lösningsmedel: Om vi ​​vet vilken typ av produkter vi hanterar kan vi använda den här metoden, som i grunden består i att tillsätta ett nytt lösningsmedel som samverkar med lösningsmedlet i vilket det lösta ämnet som vi vill kristallisera är nedsänkt. När det nya lösningsmedlet selektivt börjar interagera med sin homolog, utfälles det lösta ämnet, vilket initierar kristallisationsprocessen.
• Kylning till höga lösta koncentrationer: När vi har en högkoncentrerad lösning, som framställdes vid höga temperaturer, och vi underkastar den en kylningsprocess, uppnår vi ett tillstånd av övermättnad, där en större mängd löst ämne löses upp än lösningsmedlet kan acceptera, i de nya temperaturförhållanden. Om processen för att sänka temperaturen sker på ett kontrollerat sätt kan vi påverka storleken på kristallen som vi ska få.
• Sublimering: Denna teknik kan endast användas i kristallina föreningar som uppvisar ett högt ångtryck, på ett sådant sätt att transformationerna från en gasfas till en fast en inte kräver passage genom smältpunkten.