ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Образование зародышей из "Массообменные процессы химической технологии" Образование зародышей. Новая кристаллическая фаза в растворе может возникать лишь при наличии пересыщения П = = С—С, под которым понимают превышение концентрации вещества в растворе (С) по отношению к величине его растворимости (С ) при данной температуре [3]. Установлено, что в пересыщенных растворах кристаллические зародыши могут не образовываться в течение длительного времени. При незначительных пересыщениях появление зародышей может не наблюдаться совсем (рис. 3.1, зона 2). Сохранение устойчивости растворов в пересыщенном состоянии зависит от температуры, величины пересыщения и свойств веществ, образующих раствор. [c.149] В частности, отмечено [4], что устойчивость пересыщенных растворов солей возрастает с увеличением произведения валентности составляющих их ионов, а при одинаковой валентности — с увеличением числа молекул кристаллогидратной воды, входящих в их состав . Устойчивость пересыщенных растворов возрастает также при уменьшении растворимости и увеличении способности раствора образовывать полиморфные модификации или кристаллогидраты. [c.150] Перемещивание пересыщенного раствора, как правило, уменьшает его устойчивость. Существенно отметить, что экспериментальное определение границ зоны устойчивости пересыщенных растворов представляет непростую задачу. [c.150] По мере увеличения пересыщения устойчивость метастабиль-ного состояния снижается и время до начала образования зародышей сокращается. Продолжительность индукционного периода зависит от наличия примесей, внесенных в раствор затравок, механических или иных воздействий. [c.150] Теория образования центров кристаллизации базируется на предположении о том, что в пересыщенном растворе существуют субмикроскопические зародыши, находящиеся в состоянии равновесия с раствором. Эти зародыши имеют статистическую, флуктуационную природу и могут не только возникать, но и распадаться вследствие теплового движения структурных частиц раствора. Увеличение пересыщения сверх метастабильного состояния приводит к увеличению размеров таких квазикристалликов и к повышению вероятности их роста. Зародыши укрупняются, равновесное состояние системы нарушается и происходит кристаллизация раствора. [c.150] Соотношение (3.1) показывает, что чем меньще размер кристаллического зародыща, тем большее пересыщение необходимо для его устойчивого существования в растворе. [c.151] Графическая иллюстрация уравнения (3.2) представлена на рис. 3.2, из которого следует, что увеличение степени пересыщения раствора приводит к очень значительному возрастанию числа образующихся зародышей, что подтверждается имеющимися экспериментальными данными. Опыты показывают также сильную зависимость скорости зародышеобразования (нуклеа-ции) от температуры процесса [5]. Однако количественный расчет по уравнению (3.2) требует информации о численных значениях величин k и о, определить которые теоретически оказывается затруднительно. [c.151] Имеющиеся экспериментальные данные приводят к значениям показателя степени, изменяющимся в широких пределах Ш] =2,0- 8,3 [5—7] и к еще более широким пределам возможных значений коэффициента ki [7] для различных систем растворенное вещество — растворитель. [c.151] Оценочные расчеты показывают [8], что размеры образующихся зародышей оказываются весьма незначительными (порядка 2-10 м), т. е. содержащими несколько тысяч молекул кристаллизующегося вещества. Частицы таких размеров не могут быть наблюдаемыми при помощи оптических методов. [c.151] Наряду с процессом гомогенной нуклеации наблюдается возникновение зародышей будущих кристаллов, связанное в основном с истиранием (измельчением) кристалликов при их соударениях друг с другом, со стенками аппарата или с механической мешалкой. Этот процесс называют вторичной нуклеацией или гетерогенным зародышеобразо-ванием существенно, что механизм этого явления имеет не термодинамическую, а механически-статистическую природу. [c.152] Различают еще один вид вторичной нуклеацип частиц критического размера в пересыщенном растворе, что связывается с упорядочивающим влиянием поверхностей уже выросших кристаллов, в непосредственной близости от которых могут образовываться зародыши критического размера. Однако анализ такого процесса, как теоретический, так и экспериментальный, представляет значительные трудности. [c.152] Вернуться к основной статье