ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Хамский. Некоторые проблемы кристаллизации из растворов из "Кристаллизация и свойства кристаллических веществ" Кристаллизация из растворов чрезвычайно широко распространена в самых различных отраслях промышленности. С помощью кристаллизации осуществляется получение соединений высокой чистоты. Кристаллизация из растворов имеет место в металлургии, при получении ряда строительных материалов, в пищевой промышленности и т. д. С другой стороны, кристаллизация из растворов широко распространена в природе. Она наблюдается при формировании горных пород и минералов, при выделении солей из воды озер и морей. В известной мере ею определяется деятельность живых организмов. [c.3] Однако несмотря на свою распространенность, процесс кристаллизации веществ из растворов изучен сравнительно мало. Особенно это относится к массовой кристаллизации. Имеется целый ряд узловых вопросов, от решения которых зависит правильное понимание сути процесса я умение управлять им. На некоторые из Ш1Х и обращается внимание в данной статье. [c.3] Из всего вышесказанного следует, что проблема стабильности пересыщенных растворов требует для своего решения, во-первых, специальных методических разработок, во-вторых, вовлечения в круг исследований большего числа объектов и, в-третьих, создания теории о связи стабильности с составом раствора. [c.5] Непосредственно к проблеме стабильности примыкает проблема структуры пересыщенных растворов. Прежде всего требует решения вопрос о том, являются ли они микрогетерогенными, как это утверждалось в работах Товбина и Красновой [3], или гомогенными. Последняя точка зрения отстаивалась Шлыковым и Горбачевым [2]. Для решения этого вопроса необходима постановка сне- циальных экспериментов, которые бы дали, наконец, определенный ответ, в частности экспериментов по изучению растворов различными спектральными методами. [c.5] Однако установление фаз0В010 состава пересыщенного раствора дает далеко не полную картину его природы. Одним из основных вопросов, стоящим перед исследователями, является вопрос о принципиальном отличии структуры пересыщенного раствора от структуры недо-сыщенного. В этом направлении выполнен ряд исследований [6, 8], в которых изучалось изменение различных свойств при переходе от недосыщенных растворов к пересыщенным. Сегодня еще нельзя с уверенностью сказать, имеет ли место резкое изменение в свойствах при переходе от одних растворов к другим. Ахутиным, Комаровой и Фигуровским [8] наблюдались особые точки на кривых температурной зависимости свойств, которые говорят об отличии состояния пересыщенных растворов от недосыщенных. Однако данных по зависимости свойств от степени пересыщения пока очень мало. [c.6] Проблема изучения физических свойств пересыщенных растворов и установления их структуры является одной из основных проблем, от решения которой зависит понимание механизма образования новой фазы. [c.6] Проблемой номер один в области изучения кинетики образования зародышей являются, таким образом, создание надежных методик определения числа возникающих зародышей во времени и проверка ранее выведенных зависимостей скорости зародышеобразования от степени пересыщения раствора. [c.7] одной из проблем изучения кинетики кристаллизации является разработка соответствующих методик. [c.11] Кривая кристаллизации С = /( ) в общем случае может быть разбита на три участка [16]. Первый из них соответствует периоду кристаллизации, на протяжении которого С остается постоянной. Этот период обычно называется индукционным или латентным. Второй участок кривой относится к области быстрого изменения концентрации во времени. Он соответствует в основном процессу кристаллизации. Третий участок связан с медленным изменением концентрации в конце процесса, который происходит как за счет кристаллизации, так и за счет перекристаллизации образующегося осадка. Каждый из таких участков по-своему интересен с точки зрения раскрытия механизма кристаллизации. [c.11] Все сказанное в известной мере относится и к третьей стадии кристаллизации. [c.12] Особо следует остановиться на переходе от первой стадии ко второй. При наличии индукционного периода он выражается в резком увеличении скорости кристаллизации от нуля до максимума. Этот переход связан с началом быстрого роста кристаллов. Суть его пока еще н совсем ясна. Она может быть понята лишь при установ лении црироды индукционных периодов. Ясно лишь то. что наблюдаемый перегиб на кривой = /(i) связан с рос том очень маленьких кристаллов. [c.12] На сегодня, как уже упоминалось выше, в известной степени разработана теория зарождения новой фазы. Имеются различные представления о механизме роста кристаллов. И очень мало известно о переходе от зарождения к росту кристаллов. Нет математических зависимостей, охватывающих кинетику кристаллизацш в целом. Образно говоря, мы располагаем сведениями по рождению кристаллов, представляем, как они растут в школьном и юношеском возрасте , видим их взрослыми , но имеем очень мало сведений о ясельном и дошкольном периоде их развития. Заполнение этого пробела является одной из проблем для изучения. [c.13] В заключение следует упомянуть еще об одной проблеме, стоящей перед изучающими кинетику кристаллизации. Она заключается в получении уравнения материального баланса для случая кристаллизации из многокомпонентных растворов. Именно такое уравнение должно лечь в основу технологических расчетов. Для двухкомпонентных систем подобное уравнение было выведено Тодесом [26], однако в нем, естественно, не учтено присущее многокомпонентным системам взаимное влияние компонентов друг на друга в ходе кристаллизации. [c.13] Механизм сокристаллизации примесей с солями может быть самым различным. Он может быть связан с образованием коллоидных и истинных твердых растворов, зависеть от адсорбции примеси на гранях кристаллов, определяться механическим захватом маточника, и т. д. В наиболее общем случае сокристаллизация может определяться всеми указанными процессами одновременно. [c.14] Судя по литературным данным, основной чертой исследований в этой области, опубликованных за последнее десятилетие, являются приближение их к реальным условиям, свойственным не только радиохимическому профилю, но и многим другим производствам, и углубленное изучение механизма явления сокристаллизации. Именно в этом каправлении ведутся работы Горштейном [30], Мелиховым [31] и рядом других авторов [32—35]. Однако полученные результаты нока еще явно недостаточны. Предстоит еще работа по выяснению влияния условий кристаллизации на степень захвата примесей в том или ином виде. Прежде всего представляет интерес влияние на степень сокристаллизации скорости осаждения, температуры и природы примеси для растворов самого различного состава, т. е. необходимо получить большое число экспериментальных данных и на их основе разработать общую теорию сокристаллизации. При этом нужно иметь в виду, что для проведения практических расчетов нужно установить связь между степенью сокристаллизации и такими параметрами, которые могут быть легко измерены. К ним, например, относятся исходный состав раствора, температура, исходное пересыщение, скорость перемешивания и т. п. Знание такой связи поможет заранее предвидеть ход сокристаллизации. [c.14] Особо следует упомянуть о необходимости изучения сокристаллизации органических примесей с неорганическими веществами и наоборот. В этой части пока сделано очень мало, между тем подобные исследования имеют большое значение в связи с использовааием примесей как средства изменения физических свойств кристаллических продуктов. [c.14] что примеси играют большую роль при получении монокристаллов, широко известно и довольно широко изучается. Что же касается влияния примесей на физические свойства поликристаллических продуктов, то его исследование пока проводится слабо. Вместе с тем и в данном случае зависимость физических свойств от содержания примесей очень интересна и в теоретическом, и в практическом плане. Достаточно вспомнить, что именно при помош,и примесей достигаются известные положительные результаты по снижению слеживаемости и гигроскопичности [36—38]. Основным в изучении связи между физическими свойствами и содержанием примесей является учет местоположения последних. Другими словами, характер влияния примеси на свойства зависит от того, образует ли она твердый раствор, адсорбируется на гранях или образует механические включения. Проблема установления связи между содержанием примеси и физическими свойствами имеет первостепенное значение для получения как высокочистых соединений, так и веществ с наперед заданными свойствами. Решение ее требует организации широких экспериментальных исследований различного типа. Они же в свою очередь требуют разработки специальной аппаратуры и методик. Вопрос об изучении влияния примесей на огранку кристаллов следует рассмотреть особо. Работ в этом направлении выполнено очень много [39—41], но полученный экспериментальный материал до сих пор не позволил разобраться в 1грироде наблюдаемого явления. Очевидно, для ее установления требуются более тщательные и целенаправленные эксперименты. Следует только отметить, что осо-эенно ярко выражено влияние органических примесей [40]. [c.15] Рост кристаллов. ИЛ, М., 1954. [c.17] Вернуться к основной статье