Кристаллизация

Кристаллы представляют собой однородные твердые тела различной геометрической формы, ограниченные плоскими гранями.

Кристаллизацией называется процесс образования твердой фазы в виде кристаллов из растворов и расплавов, а также из газов и паров.

Цели кристаллизации:

- выделение кристаллической фазы из растворов и расплавов;

- разделение смесей;

- глубокой очистки веществ от примесей;

- выращивание монокристаллов.

Геометрическая форма кристаллов для каждого вещества специфична. Всего известно 32 вида симметрии кристаллов.

В промышленности наибольшее распространение получила кристаллизация из растворов. Поэтому далее рассмотрим кристаллизацию из растворов.

Процесс кристаллизации происходит только в том случае, когда исходная фаза находится в состоянии пересыщения или переохлаждения. Пересыщенными называют такие растворы, в которых концентрация растворенного вещества выше его растворимости. Поскольку пересыщенные растворы неустойчивы, то из них выделяется избыточное количество растворенного вещества, т.е. происходит процесс кристаллизации. После прекращения выделения кристаллов раствор становятся насыщенным. Такой раствор называют маточным.

Кристаллизация состоит из двух основных стадий: образование зародышей кристаллов и роста кристаллов. Причем обе стадии протекают одновременно. Если скорость образования зародышей кристаллов больше скорости их роста, то получается большое количество мелких кристаллов, и наоборот.

Кристаллизация из растворов является процессом, обратным растворению. Поэтому тепловой эффект кристаллизации равен по величине и противоположен по знаку тепловому эффекту растворения. Это означает, что вещества, растворяющиеся с поглощением теплоты, кристаллизуются с выделением теплоты, и наоборот.

В промышленности используют два основных метода кристаллизации: изотермический, в котором перенасыщение раствора достигается удалением части растворителя путем выпаривания при постоянной концентрации(температура постоянна), и изогидрический, при котором пересыщение раствора достигается охлаждением раствора при сохранении массы растворителя.

Используются также комбинированный метод (комбинация первых двух) – кристаллизация под вакуумом, при которой одновременно происходит отгонка растворителя и понижение температуры. Кроме рассмотренных основных методов кристаллизации в промышленности применяется также высаливание при котором

в раствор вводят добавки (соли, кислоты и др.) снижающие растворимость кристаллизующего вещества.

Стадии процесса кристаллизации:

- подготовка раствора (доведение раствора до пересыщения),

- собственно кристаллизация,

- отделение кристаллов от маточника,

- промывка кристаллов и их сушка.

Дата добавления: 2014-01-07