Şüphesiz kristalleri hiç duymuşsunuzdur, bu noktada zihninizin büyük bir pırlanta, bir ametist veya bir topaz görselleştirmiş olması muhtemeldir. Ve elbette, bu grup aynı zamanda iyi bilinenlerin çoğunu da içeriyor "Değerli taşlar", ancak kristal, mücevher alanını açıkça kapsayan bir mezhep değildir.
Bir kristal, farklı düzlemlerde bulunan kısımlar olan "yüzler" tarafından oluşturulan homojen bir katı ile sonuçlanan, kristalizasyon olarak bilinen ilginç bir sürecin son ürünüdür.
Kristalleşmeden dolayı katının özellikleri
Bir kristalin boyutu, çok çeşitli boyutlarda değişken bir özelliktir. Doğrusal birim "metre" ile ölçülebilen "büyük" kristaller bulunabilir. kristal bul bu olmalı "mikron" cinsinden ifade edilirçünkü küçük boyutları onları sadece mikroskopla gözlemlenebilen bakteri gibi mikroorganizmalarla karşılaştırılabilir kılar.
Belirtildiği gibi, kristal süreçler yüksek saflıkta ürünlerle sonuçlanır, bu nedenle tanımın daha önceki bölümlerinde şunu belirledik: kristaller homojendir: yani, ürünün bileşimi, katının hacminin herhangi bir noktasında sabit bir değerde kalır, bu da fiziksel ve kimyasal özelliklerin parça boyunca değişmeden kaldığı ve bir rahatsızlık nedeniyle değişiklik gözlemlenmesi durumunda, değişim türler boyunca gerçekleşecek. Bu kalite, kristalleri, malzemenin kalitesinin takdir edilmesinden, kristalizasyon işleminin maddeleri ayırmak için bir teknik olarak kullanılması.
Kristal ürünler, doğada kendiliğinden meydana gelen süreçleri taklit eden düzeneklerdeki kontrollü reaksiyonlar yoluyla laboratuar düzeyinde de izole edilebilir. Kontrollü işlemlerde elde edilen kristallerin temel avantajlarından biri, çokgen şekillere mükemmel bir şekilde uyan daha düzgün şekiller sunmalarıdır.
Bir kristalde, gerçek kristalin alışkanlığının (morfolojik özellikler) parçası olan yüzleri ayırt etmeliyiz ve bunların sayısına bağlı olarak, katının temel şekillerini düşünebiliriz. Genellikle içinde bir kristal, birkaç temel şeklin kombinasyonu ile tanımlanıren önemlileri şunlardır:
- Pedion: Eşdeğeri olmayan tek bir düz yüzeyden oluşan cam.
- Pinakoid: Bir simetri eksenine göre iki eşdeğer yüzden oluşur.
- Sfenoid: Bu katıyı oluşturan iki eşdeğer yüz, bir ikili eksen etrafında bulunur.
- Prizma: Bir bölgeyi oluşturan homolog yüzlerden oluşur. Aynı yöne paralel olan ve bir kenarına karşılık gelen bir dizi yüz olarak tanımlanan "bir kristalin alanı" olmak.
Kristallerin yapısı, içsel açıdan bakıldığında, uzayda çeşitli noktalarda bir yapı geliştiren çözünmüş bir malzemenin az çok homojen, periyodik ve anizotropik bir sisteminden oluştuğu düşünülebilir. Kristallerin özellikleri içinde her bir noktanın düzenli olarak tekrar etmek malzemenin kapladığı alanda. Kristalografide, bu eylemi etkileyen fenomene çeviri.
Kristalleşme süreci
Kristalleşmenin gerçekleşmesi için, şu şekilde sınıflandırılabilecek bir maddeden başlamalıyız: "Kristal", ve bu, atomik, moleküler veya iyonik yapıya sahip olsalar da, onu oluşturan parçacıkların homojenlik, periyodiklik ve simetri özelliklerine sahip olmaları nedeniyle tanımlanır.
Tüm süreç, kristalin maddenin bir noktasında parçacıklar olarak bilinen bir aşamada yeniden düzenlenmeye başladığında aktive olur. çekirdeklenme. Tüm bu süreç, partiküllerin sırasındaki belirgin değişikliğe ek olarak, Gibbs serbest enerjisindeki değişimin neden olduğu rahatsızlıkların telafi edilmesine yönelik olan termodinamik koşullarda bir değişim sürecini içerir. üç olay:
- Kimyasal enerjideki değişim.
- Çekirdeklenme bölgesi ile homojen fazın geri kalanı arasında bir arayüz oluşturulması.
- Bu sürecin içerdiği hacim ve şekil değişiklikleri gerilimleri tetikler.
Bir sonraki aşama, çekirdeklenme temel yapısı stabilize olduğunda ortaya çıkar. Bir sonraki adım, mantıklı ve öngörülebilir bir şeydir, temel yapıya sahip olduğumuzda bir sürece gireceğiz. büyümeçekirdeğin boyutlarında bir değişikliğin gözlendiği. Yavaş yavaş, bu artış, kristal iyi tanımlanmış bir alışkanlık edinene kadar yüzlerin oluşumuyla sonuçlanacaktır.
Kristal büyüme mekanizması
Volmer tarafından geliştirilen teori, bir kristalin büyümesinin nasıl gerçekleştiğini açıklayarak, kristalin maddenin çekirdeklenmesinden kaynaklanan temel yapı etrafında bir tür absorpsiyon tabakası, bir arayüz görevi gören ve buna ek olarak, yüzeye paralel hareket eden parçacıkların etrafındaki hareketini teşvik eder. Bu işlemin sonucu, iki boyutlu bir düzlemde tanımlanan bir yapı olarak tanımlanır.
Kossel ve Straski, kendi paylarına, mekanik iş gerekli bir iyonun bu tabakanın yüzeyine sabitlenmesini ve konumuna bağlı olmasını sağlamak.
Büyümeyi tanımlayan bir modelin geliştirilmesi, daha yüksek bir değişim oranının gözlemlendiği doyma bölgelerinin tahminini gerektirir (yerel süperdoyma bölgeleri). Bu kristal büyümesinin katmanlar halinde gerçekleştiğini gösterir.
Bir ayırma mekanizması olarak kristalleşme
Bir kristal homojen bir maddeyle oluşturulduğundan, maddelerin seçici olarak ayrılması için bir yöntem olarak kullanımı genişletilmiştir, çeşitli yöntemler arasında aşağıda, kullanımı daha yaygın olanların nelerden oluştuğunu açıklayacağız:
- Yeni bir çözücü eklemek: İşlemekte olduğumuz ürünlerin doğasını bilirsek, kristalize etmek istediğimiz çözünen maddenin daldırıldığı çözücü ile etkileşime giren yeni bir çözücü eklemekten oluşan bu yöntemi uygulayabiliriz. Yeni çözücü seçici olarak homologu ile etkileşime girdiğinde, çözünen madde çökelir ve kristalizasyon sürecini başlatır.
- Yüksek çözünen konsantrasyonlara soğutma: Yüksek sıcaklıklarda yapılmış yüksek konsantrasyonlu bir çözeltiye sahip olduğumuzda ve bunu bir soğutma sürecine sunduğumuzda, çözücünün kabul edebileceğinden daha fazla miktarda çözünen maddenin çözündüğü bir süperdoyma koşulu elde ederiz. sıcaklık koşulları. Sıcaklığı düşürme işlemi kontrollü bir şekilde yapılırsa, elde edeceğimiz kristalin boyutunu etkileyebiliriz.
- Süblimasyon: Bu teknik, yalnızca yüksek buhar basıncı sunan kristal bileşiklerde, bir gaz fazından katı faza dönüşümlerin erime noktasından geçişi gerektirmeyecek şekilde uygulanabilir.