Rata de cristalizare este afectată de un număr de factori: gradul de suprasaturare a soluției, temperatura acesteia, formarea nucleelor de cristal, intensitatea amestecării, prezența impurităților,
În cazul cristalizării în masă din soluții, apariția simultană a embrionilor cristalini și creșterea cristalelor din acestea. Acest lucru face dificilă studierea cineticii procesului.
Formarea embrionilor. Embrionii sau centrele de cristalizare. se formează spontan în soluții suprasaturate sau super-răcite. Conform concepțiilor moderne, embrionii apar datorită formării asociațiilor de particule în coliziunea în soluția de ioni individuali (molecule) dintr-o substanță dizolvată și atingând treptat dimensiuni submicroscopice. Embrionii sunt în echilibru mobil cu soluția și nu apare o cristalizare aparentă. O astfel de perioadă latentă a debutului de cristalizare se numește inducție.
În funcție de natura solutului și solvent, gradul de suprasaturare, prezența impurităților perioadă de inducție poate dura de la câteva secunde la câteva luni, poate fi redus prin introducerea unei suprasaturate cristale soluție de solut - „semințe“. Debutul cristalizării vizibile în masă corespunde momentului de perturbare a echilibrului stabil mobil între embrion și soluție.
Rata de nucleare poate fi mărită prin creșterea temperaturii, amestecarea soluției, efecte mecanice externe (tremurături, lovituri, frecare, etc.). O mare influență asupra procesului de nucleată poate avea, de asemenea, o rugozitate de suprafață a pereților cristalizorului, materialul agitator, prezența solidelor în soluție cu o suprafață mare (panglici, fire etc.). Regularitățile procesului de formare a embrionilor în timpul cristalizării industriale sunt stabilite prin date practice.
Creșterea cristalelor. Cristalul crește pe nucleul care sa dezvoltat, atingând o valoare critică. Are o mare suprafață de energie. datorită căruia toate particulele noi ale substanței dizolvate sunt adsorbite. Particulele adsorbite din soluție pot fi, de asemenea, solide ale unui altul având o energie de suprafață corespunzătoare. Prin urmare, ele devin centrele de cristalizare. În ultimul caz, procesul se numește cristalizare pe un substrat.
Creșterea cristalelor apare simultan de-a lungul tuturor fețelor sale, cu toate acestea, pentru rate diferite de creștere liniară a fețelor individuale. Unele dintre ele dispar, altele se dezvoltă, ceea ce duce la o schimbare a aspectului cristalului.
Câteva teorii ale creșterii cristalelor au fost propuse, dar niciunul dintre ele nu a primit recunoaștere universală.
Conform teoriei de difuzie, de exemplu, solutul diffuses din adâncimea inițială a soluției prin laminar de delimitare sub-strat la suprafața cristalului, apoi se lasă în jos substanța în care este încorporat în corpul cristalului.
Grosimea substratului laminar în apropierea suprafeței cristalului depinde de intensitate
amestecând soluția. Pe cristalele fixe dintr-o soluție fixă, grosimea substratului laminar # 948; este de 20 până la 150 pm. în soluții puternic agitate # 948; → 0.
La o rată ridicată de integrare a substanței cristalizabile, creșterea cristalului va fi determinată prin difuzia moleculară a materiei prin filmul de soluție la suprafața cristalului; Dimpotrivă, cu o viteză mică de încorporare, viteza încorporării va fi decisivă
Teoria difuziei creșterii cristalului nu explică un număr de fenomene care apar în timpul cristalizării (rate diferite de creștere a fețelor, defecte, stratificare etc.). Conform acestei teorii, procesele de dizolvare și cristalizare sunt reversibile, dar se demonstrează că acest lucru nu este valabil. Adesea, la aceleași valori ale forței motrice (diferența de concentrație), creșterea cristalului se desfășoară mult mai încet decât dizolvarea
Rata de cristalizare nu este constantă. Acesta variază în timp, în funcție de condițiile de cristalizare pe o gamă largă. Inițial, viteza este zero (perioada de inducție), apoi atinge un "maxim pe termen scurt și scade din nou la zero (Figura XVI-3).
un grad relativ ridicat de suprasaturație a soluției, se observă un maxim maxim de viteză (curba 1). Cu un grad mic de suprasaturație sau prezență de impurități care inhibă cristalizarea, perioada de inducție este suficient de lungă și curba 2 prezintă o secțiune orizontală # 964; 2 - # 964; adică viteza maximă are o valoare constantă de ceva timp.
Temperatura de cristalizare are, în general, un efect pozitiv asupra vitezei de creștere a cristalelor. La o temperatură mai ridicată, vâscozitatea soluției scade și, prin urmare, se facilitează difuzia. Cu toate acestea, efectul temperaturii este mai pronunțat în ceea ce privește creșterea numărului de embrioni, care, după cum se știe, conduc la formarea de cristale mai mici. Cu o solubilitate pozitivă cu creșterea temperaturii de cristalizare, gradul de suprasaturare a soluției scade, ceea ce, la rândul său, determină o scădere a forței motrice a procesului.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: