ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Образование зародышей из "Массообменные процессы химической технологии" Термодинамический анализ системы [3], включающей растворенное вещество, растворитель и мелкие кристаллические зародыши, приводит к выводу, что зародыши могут находиться в равновесном состоянии только с пересыщенным раствором. Следовательно, новая кристаллическая фаза может возникать лишь при наличии пересыщения (со), под которым понимают превышение концентрации вещества в растворе (с) по отношению к величине его растворимости ( ) при данной температуре. Опытами установлено, что даже в пересыщенных растворах видимые кристаллические зародыши могут не образовываться в течение длительного времени. При незначительных пересыщениях образование зародышей может совсем не наблюдаться (рис. 3.1). [c.135] С ростом пересыщения устойчивость метастабильного состояния резко падает и время до начала образования зародышей быстро сокращается. Продолжительность индукционного периода в значительной степени зависит от различных факторов примесей, внесенных затравок, механических или иных воздействий. [c.136] Одна из наиболее разработанных теорий образования центров кристаллизации основывается на предположении, что в пересыщенных растворах всегда существуют субмикроскопические зародыши, которые находятся с раствором в состоянии равновесия. Эти зародыши имеют статистическую природу и могут не только образовываться, но и распадаться под воздействием теплового движения структурных частиц раствора. Увеличение пересыщения сверх метастабильного состояния приводит к возрастанию размеров таких квазикристаллов и увеличению вероятности их роста. Зародыши укрупняются и выходят из равновесного состояния, после чего наступает быстрая кристаллизация во всем объеме раствора. [c.136] Из соотношения (3.1) следует, что чем меньше размер кристаллического зародыша, тем большее пересыщение требуется для его устойчивого равновесного существования в растворе. [c.136] Графическая иллюстрация уравнения (3.4) представлена на рис. 3.2, из которого следует, что увеличение степени пересыщения с с приводит к очень быстрому возрастанию числа образующихся зародышей. Это качественно совпадает с экспериментальными результатами. Опыты подтверждают также сильную зависимость скорости кристаллизации от температуры [5]. Количественный расчет по уравнению (3.4) требует знания величин /г и а, определить которые на теоретической основе трудно. [c.137] Внесение в пересыщенный раствор затравки в виде кристалла того же вещества приводит к очень быстрой кристаллизации. Одно из возможных объяснений каталитического действия затравки состоит в том, что поверхность кристаллических частиц вещества, внесенных в пересыщенный раствор, ориентирует молекулы растворенного вещества, находящиеся в непосредственной близости от поверхности. [c.137] Механические воздействия на пересыщенный раствор (перемешивание, воздействие акустического поля, механическая вибрация и т. д.) могут иногда существенно ускорить процесс кристаллизации [8, 9]. Кроме того, процесс образования зародышей инициируется воздействием электромагнитных полей и радиоактивным излучением. [c.138] Таким образом, для определения скорости образования зародышей имеется лишь зависимость ее от степени пересыщения и температуры раствора (3.4) или (3.5), тогда как влияние других многочисленных факторов установлено только в экспериментах с частными системами. [c.138] Вернуться к основной статье