ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Рост кристаллов из "Основные процессы и аппараты химической технологии Кн.1" Теория поверхностного натяжения постулирует, что кристалл в процессе роста стремится к форме, соответствующей минимуму поверхностной энергии при данном объеме. При этом скорость роста отдельных граней пропорциональна их удельной свободной энергии, а последняя пропорциональна длинам нормалей к этим граням. Так как длины нормалей неодинаковы для различных граней, то рост последних должен происходить с различными скоростями. Объясняя форму кристаллов, данная теория не дает количественных закономерностей. Она не согласуется также с наличием ряда кристаллических модификаций одного и того же вещества. [c.686] Опытами установлено, что величина р различна для разных граней. Отсутствие обобщенных зависимостей для расчета величины р исключает пока возможность практического применения рассматриваемой теории. Использование последней, очевидно, невозможно в случае однокомпонентных расплавов, где а —Ян = = 0. Наконец, известно, что между скоростью роста и пересыщением часто наблюдается нелинейная связь. [c.686] Зависимость v = f (AT) по этому уравнению имеет экстремальный характер максимальная скорость роста достигается при определенном переохлаждении (рис. XV-3, б). Как показали экспериментальные исследования, последнее уравнение лишь качественно подтверждается, так как оно не учитывает ряда факторов, влияющих в реальных условиях на скорость роста кристаллов (перемешивание исходной фазы, наличие в ней примесей и др.). Заметим, что скорости роста кристаллов разных веществ могут сильно различаться. Так, например, для глицерина Умако == = 0,11 мм/мин, а для бутилфенола 1117 мм/мин. [c.687] На скорость роста, совершенство формы и размеры кристаллов, кроме физико-химических свойств кристаллизующегося вещества, оказывают большое влияние степень и скорость пересыщения раствора, интенсивность его перемешивания, наличие растворимых примесей и температура кристаллизации. [c.687] При малых пересыщениях зарождение и рост кристаллов протекают с меньшими скоростями. В этих условиях кристалл растет за счет присоединения отдельных ионов (или молекул) и двухмерных зародышей, его грани развиваются равномерно и форма приближается к совершенной. Наоборот, при больших пересыщениях раствора скорость роста кристаллов увеличивается в результате присоединения трехмерных зародышей (более толстых слоев) и микрообразований (блоков относительно большого размера). При этом увеличивается разность скоростей нарастания отдельных граней, и форма кристалла отклоняется от совершенной. Присоединение крупных блоков часто приводит к образованию разветвленных кристаллических агрегатов (дендритов) и к их загрязнению включенными прослойками маточника. С увеличением пересыщения раствора скорость роста кристаллов отстает от скорости образования зародышей (пересыщение расходуется преимущественно на образование новых зародышей), поэтому уменьшается средний размер образующихся кристаллов. Следовательно, для получения крупнокристаллического продукта приходится осуществлять процесс при малом пересыщении в ущерб производительности. На практике стремятся обычно к получению крупных и однородных кристаллов, так как они легче отделяются от маточного раствора путем фильтрации, а также удобнее для упаковки, хранения и дозирования. [c.688] Продукт кристаллизации является, как правило, полидисперс-ным, причем распределение частиц по размерам — нормальное или нормально логарифмическое. Как уже отмечено, увеличение размеров кристаллов может быть достигнуто осуществлением процесса кристаллизации при малом пересыщении (медленное охлаждение насыщенного раствора, медленная упарка). Среди других методов укрупнения кристаллов можно назвать введение в раствор затравочных кристаллов (готовых центров кристаллизации), удаление наиболее мелких кристаллов в процессе кристаллизации, а также повторную обработку кристаллического продукта в насыщенном растворе. Последний прием основан на несколько большей растворимости мелких кристаллов по сравнению с крупными, поэтому последние будут расти в насыщенном растворе за счет растворения первых. [c.688] ественное влияние на скорость роста отдельных граней кристаллов, следовательно, на совершенство их формы, а также на размеры оказывают даже мельчайшие посторонние примеси в растворе. При этом некоторые примеси полностью приостанавливают рост кристаллов, а другие, наоборот, ускоряют его и способствуют получению крупнокристаллического продукта. Так, например, примеси органических поверхностно-активных веш,еств в растворе Na l приводят к кристаллизации последнего не в виде кубов, а в виде октаэдров и кубооктаэдров. Наличие небольших примесей Pb lj [0,01% (мол.)] в растворе КС1, наоборот, приводит к образованию крупных и хорошо ограненных кристаллов. Механизм действия примесей и направление их влияния на скорость роста и форму кристаллов пока не установлены. [c.689] Вернуться к основной статье