ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Зарождение кристаллов из "Выращивание кристаллов из растворов Изд.2" Область пересыщенных растворов делится на две подобласти метастабильных — устойчивых и лабильных — неустойчивых растворов (рис. 1-8 и 1-10). Несмотря на наличие пересыщения, кристаллы в метастабильных растворах самопроизвольно не образуются. Такие растворы могут храниться очень долго при условии, что они были герметизированы в недосыщенном состоянии. Практически кристаллизация в метастабильном растворе происходит только в том случае, если в раствор поместить кристалл-затравку. [c.23] На границе с лабильной областью растворы распадаются с самопроизвольным (спонтанным) образованием кристаллов. Эта граница размыта и представляет собой переходную зону, в которой скорости зарождения кристаллов возрастают от нуля до неопределенно больших значений. [c.23] Существование метастабильной области, в которой центры кристаллизации сами не образуются, собственно, и дает возможность выращивать монокристаллы. [c.24] Тщательно очищенные пересыщенные растворы выдерживают переохлаждение на десятки градусов. При отсутствии специальной очистки растворов интервал переохлаждений без возникновения центров кристаллизации составляет первые градусы. Связано это с тем, что работа образования зародышей уменьшается при кристаллизации на инородных частицах. Такое зарождение называется гетерогенным. Можно выделить по меньшей мере два типа механических примесей, уменьшающих ширину метастабильной области и соответственно повышающих вероятность возникновения излишних (паразитических) центров кристаллизации [Овси-енко Д. Е., 1975]. [c.24] Температура кристаллизации. С ростом температуры растут флуктуации концентрации и уменьшается поверхностное натяжение кристалла. Это приводит к уменьшению устойчивости пересыщенных растворов. При снижении температуры, особенно в случае вязких растворов, вероятность зарождения падает, что может приводить к застекловыванию растворов. Такую особенность проявляют водные растворы некоторых солей, обладающих большой растворимостью (например, растворы сегнетовой соли). В аморфное состояние, не кристаллизуясь, легко переходят также растворы многих органических соединений — в первую очередь имеющих сложные молекулы, например сахарозы. [c.25] Растворимые примеси. Обычно повышение растворимости основного вещества при введении растворимых примесей способствует росту устойчивости растворов. Понижение растворимости приводит к обратному действию. Для заметного изменения вероятности зародышеобразования описанным путем требуется значительное количество примеси. Известно, однако, много случаев, когда очень небольш е добавки примесей, практически не влияющие на растворимость, существенно меняют скорость зародышеобразования. Так, ионы тяжелых металлов резко снижают скорость зарождения в растворах КН2РО4. Ионы РЬ , желтая кровяная соль, органические поверхностно-активные вещества препятствуют спонтанной кристаллизации растворов КС1. Видимо, примеси адсорбируются на кристаллических зародышах и препятствуют их дальнейшему росту. [c.25] Механические воздействия типа перемешивания, встряхивания, трения очень сильно увеличивают вероятность зарождения. При этом чем интенсивнее воздействие, тем меньше ширина метастабильной области. Высказывалось даже мнение, что в любой части метастабильной области можно вызвать спонтанную кристаллизацию подходящим механическим воздействием. Очевидно, что трение и соударение твердых тел порождают механические примеси со свежеобразованной активной поверхностью, на которой могут возникать зародыши. Воздействие же собственно движения, вибраций остается неясным. [c.26] Значительно увеличивает вероятность запаразичивания раствора его перемешивание при выращивании кристаллов. Поэтому следует избегать слишком высоких скоростей перемешивания. [c.26] Зародышеобразование, порождаемое растущим кристаллом, называется размножением кристаллов. [c.26] Во многих случаях причины размножения тривиальны кристалл при введении в раствор был недостаточно хорошо обмыт и на его поверхности присутствовали мелкие кристаллические частицы кристалл при перемешивании соприкасается со стенками кристаллизатора, лопастями мешалки или соседними кристаллами, вследствие чего образуются мелкие осколки кристалл при росте растрескивается, что также приводит к возникновению осколков. Внесение кристалла в пересыщенный раствор, даже при его тщательной обмывке и уравнивании температур кристалла и раствора, практически всегда вызывает появление новых центров кристаллизации, в том числе и при малых пересыщениях, — видимо, из-за попадания кристаллообразующих пылинок из воздуха. Именно поэтому затравочные кристаллы всегда вносятся в недосыщенный раствор и лишь затем задается пересыщение. Однако даже при исключении всех перечисленных причин наличие растущего кристалла в пересыщенном растворе увеличивает вероятность запаразичивания. Причины этого истинного размножения кристаллов пока не ясны. [c.26] Вернуться к основной статье