Kristalizacija
Kristalizacija - tai būdas, kai atomai susitelkia į glaudžiai surištas arba sujungtas grupes. Jis atskiria kietą kūną nuo skysčio, o kartais ir nuo dujų. Kristalizacija gali vykti iš lydalo arba tirpalo, ji gali būti natūrali arba dirbtinė. Greičiau kristalizuojantis gali susidaryti mažesnio dydžio kristalai, kaip bazalte, o lėčiau - didesni, kaip granite.
Dirbtinė kristalizacija - tai metodas, kuriuo iš vienalyčio tirpalo suformuojami kieti kristalai. Kad kristalizacija įvyktų, tirpalas turi būti persotintas. Paprasčiau tariant, tirpale turi būti daugiau tirpalo molekulių nei įprastomis sąlygomis. Tai galima pasiekti įvairiais būdais - tirpiklio garinimu, aušinimu, chemine reakcija, "paskandinimu", kurie dažniausiai naudojami pramoninėje praktikoje.
Kad būtų aiškiau, galime pasinaudoti paprastu pavyzdžiu. Paimkime dubenį su vandeniu, į kurį įberiame cukraus kristalų. Cukrų į jį pilame tol, kol pasiekiame stadiją, kai kristalų nebegalima ištirpinti. Taip gautas tirpalas yra prisotintas. Įdomu pastebėti, kad į šį konkretų prisotintą tirpalą galime ištirpinti daugiau kristalų jį kaitindami (nes tirpalų tirpumas didėja kylant temperatūrai, nors pasitaiko ir išskirtinių atvejų). Pakėlus temperatūrą, joje ištirpsta daugiau cukraus kristalų (taip susidaro persotintas tirpalas), tačiau kai tirpalo temperatūrai leidžiama pasiekti pusiausvyrą su aplinka, tirpiklio tirpumas sumažėja (nes tirpalo temperatūra sumažėjo), ir taip pridėtas cukraus "perteklius" išsikristalizuoja. Šis procesas iš esmės iliustruoja paprasčiausią persotinimo metodą.
"Skandinimas" - tai tirpalo papildymas netirpikliu, kuris sumažina kietojo kūno tirpumą. Kietosios medžiagos tirpumą tirpiklyje galima sumažinti ir cheminėmis reakcijomis, taip siekiant persotinimo.
Kristalizaciją galima suskirstyti į etapus - pirmasis yra pirminė nukleacija. Tai naujo kristalo augimas, kuris savo ruožtu sukelia antrinę nukleaciją - paskutinį etapą (jei kristalų pašalinimas nėra problema). Antrinei nukleacijai reikia jau esamų kristalų, kad būtų galima įamžinti kristalų augimą. Mūsų cukraus pavyzdžiu tokius branduolius gavome, kai "perteklinis" cukrus jau buvo beveik išsikristalizavęs, padėdamas toliau formuotis kristalams. Antrinė nukleacija yra pagrindinis kristalizacijos etapas, nes būtent ji lemia masinę kristalų gamybą.
Sniegas, kuris kristalizuojasi.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra kristalizacija?
A: Kristalizacija - tai būdas, kai atomai susijungia į taisyklingą struktūrą ir yra laikomi kartu cheminėmis jungtimis arba sujungtomis grupėmis. Ji gali būti iš lydalo, tirpalo arba dujų ir gali būti natūrali arba dirbtinė.
K: Kokie yra du pagrindiniai kristalizacijos etapai?
A: Du pagrindiniai kristalizacijos etapai yra kristalų užuomazgų susidarymas ir kristalų augimas. Nukleacija - tai kristalinės fazės atsiradimas iš peršaldyto skysčio arba persotinto tirpiklio, o kristalų augimas - tai dalelių dydžio didėjimas, dėl kurio susidaro kristalas.
K: Kaip vyksta dirbtinė kristalizacija?
A: Dirbtinė kristalizacija vyksta sukuriant persotintą tirpalą, kuriame yra daugiau tirpiklio molekulių nei įprastomis sąlygomis. Tai galima pasiekti tokiais metodais kaip tirpiklio garinimas, šaldymas ir cheminė reakcija.
K: Kas vyksta pirminės nukleacijos metu?
A: Pirminė nukleacija yra pirmasis kristalizacijos etapas, kurio metu auga nauji kristalai.
K: Kaip vyksta antrinė nukleacija?
A: Antrinė nukleacija vyksta, kai esami kristalai toliau auga, nes jų pašalinimas nebetrukdo. Taip pat tam reikia, kad vyktų esami kristalai.
Klausimas: Kaip "nuskendimas" susijęs su persotinimu? A: "Skendimas" reiškia, kad į tirpalą pridedama netirpiklio, kuris sumažina tirpalo tirpumą, todėl jis tampa persotintas tirpalo molekulėmis.
