Kristallisation

Kristallisering (från grekiskan κρύσταλλος , ursprungligen - is , senare - bergkristall , kristall) - processen för bildning av kristaller från gaser , lösningar , smältor eller glas . Kristallisering kallas också bildandet av kristaller med en given struktur från kristaller med en annan struktur ( polymorfa transformationer ) eller processen för övergång från flytande till fast kristallint tillstånd [1] . Tack vare kristallisering sker bildandet av mineraler och is, tandemalj och ben från levande organismer. Den samtidiga tillväxten av ett stort antal små kristaller ( masskristallisation ) används inom metallurgi och andra industrier [2] . Inom den kemiska industrin används kristallisation för att få ämnen i sin rena form.

1. Kristallisationsprocessen börjar först efter att vätskan kylts till en viss temperatur.
2. Under kristallisationen ändras inte temperaturen.
3. Kristallisationstemperaturen är lika med smälttemperaturen.

När kristaller bildas sker en fasövergång , det vill säga övergången av ett ämne från en termodynamisk fas till en annan. Bildandet av kristaller från gaser, lösningar, smältor eller glas är en första ordningens fasövergång , och kristallisering under polymorfa transformationer kan vara en andra ordningens fasövergång [2] .

Kristallisering börjar när ett visst begränsande tillstånd uppnås, till exempel vätskeunderkylning eller ångövermättnad , när många små kristaller uppträder nästan omedelbart - kristallisationscentra . Kristaller växer genom att fästa atomer eller molekyler från en vätska eller ånga. Tillväxten av kristallytor sker lager för lager, kanterna på ofullständiga atomlager (steg) rör sig längs med ansiktet under tillväxten. Tillväxthastighetens beroende av kristallisationsförhållanden leder till en mängd olika kristalltillväxtformer (polyedriska, lamellära, nålformade, skelett-, dendritiska och andra former, pennstrukturer, etc.). Under kristalliseringsprocessen uppstår oundvikligen olika defekter .

Antalet kristallisationscentra och tillväxthastigheten påverkas signifikant av graden av underkylning.

Graden av underkylning är nivån av kylning av en flytande metall under temperaturen för dess övergång till en kristallin (fast) modifikation. Underkylning är nödvändig för att kompensera för energin hos det latenta kristallisationsvärmet. Primär kristallisation är bildandet av kristaller i metaller (legeringar och vätskor) under övergången från flytande till fast tillstånd.

Industriell kristalltillväxt

Inom industrin utförs tillväxten av enkristaller med följande metoder:

• Czochralski-metoden - med hjälp av en frökristall som vidrör ytan på en metall i vätskefasen, berör atomer frökristallen, förlorar energi och fryser, vilket leder till kristalltillväxt [3] .
• Bridgman-metoden - metallen placeras i en degel med en spetsig botten och passerar långsamt genom ugnen, i denna process börjar kärnbildning vid basen av den skarpa änden, och tillväxten av en enkristall åtföljs av en gradvis minskning av temperaturen i kristallisationszonen [3] .
• Zonsmältningsmetod - den smälta zonen rör sig från ena änden av staven till den andra [3] .

Anteckningar

1. ↑ Kushner V.S. Materialvetenskap . - Omsk: OmGTU, 2008. - S. 22. - 232 sid.
2. ↑ 1 2 Chernov A. A. Kristallisering // Physical Encyclopedia / Kap. ed. A. M. Prokhorov . - M .: Soviet Encyclopedia , 1990. - T. 2. - S. 496-502. - 704 sid. — 100 000 exemplar.  — ISBN 5-85270-061-4 .
3. ↑ 1 2 3 Honeycombe R. Plastisk deformation av metaller. — Ripol Classic. - 1979. - ISBN 5458282574 .

Litteratur

• Ed. I. L. Knunyants. Kristallisering // Chemical Encyclopedia. - Sovjetiskt uppslagsverk . - M. , 1988. (ryska)

Ordböcker och uppslagsverk	Stor katalanska Stor norsk Britannica (online)
I bibliografiska kataloger BNF : 119788740 GND : 4033215-9 J9U : 987007536083105171 LCCN : sh85034495 LNB : 000154805 NKC : ph138259