Формы роста и растворения кристаллов

Термодинамическая теория Гиббса — Кюри — Вульфа объясняла только равновесную форму кристалла, но не касалась вопроса о кинетике роста и растворения кристаллов. Гиббс высказал положение, что кристалл растет не плавно, а скачкообразно, слой за слоем. Кюри и Вульф указывали, что скорости роста отдельных граней кристаллов, измеренных перпендикулярно к граням, пропорциональны удельным поверхностным энергиям граней. Вульф, так же как и Браве [327], пришел к выводу, что скорости роста различных граней кристалла зависят от количества частиц (узлов плоской решетки), приходящихся на единицу их поверхности. Следовательно, при росте кристалл покрывается медленно растущими гранями, а быстро растущие исчезают. А. В. Шубников 328] показал, что чем ниже пересыщение, тем больше кристалл по форме приближается к шару и тем больше у него граней. [c.86]

Рассмотрим вопрос о влиянии размера кристалла на его ско-)ость роста и растворения с точки зрения диффузионной теории 331, 332]. Пусть рост единичного кристалла происходит в условиях, когда концентрация и температура раствора, в котором находится этот кристалл, не меняются во времени. Кроме того, примем, что кристалл имеет форму шара (рис. 27) радиусом г и окружен диффузионным слоем толщиной б, не изменяющейся во времени. Обозначим концентрацию раствора на границе раздела кристалл — диффузионный слой Со, а на внешней границе диффузионного [c.86]

Аморфные (стеклообразные) тела изотропны, т. е. векторные свойства их не зависят от направления. Эти тела имеют неправильные формы. Кристаллы характеризуются определенными формами многогранников с плоскими гранями, которые по закону гранных углов пересекаются при данной температуре у данной модификации вешества под определенными углами независимо от размеров и искажений, связанных с условиями роста кристаллов. Для каждой кристаллической модификации данного вещества свойственна определенная температура плавления. Кристаллы анизотропны у них многие так называемые векторные свойства (тепло- и электропроводность, прочность, термическое расширение, скорость роста, растворение, травление и т. д.) зависят от направления. Однако теплоемкость, плотность и прочие скалярные свойства у всех веществ не зависят от направления. [c.116]

При стоянии (или при нагревании) кристаллического осадка в контакте с маточным раствором происходит процесс старения (созревания) осадка. При этом различают рекристаллизацию, созревание по Оствальду, термическое и химическое старение. В процессе рекристаллизации происходит непрерывный переход ионов из кристаллической решетки осадка в раствор и обратно, при этом также уменьшается количество адсорбируемых посторонних ионов, происходит самоочистка осадка. Скорость рекристаллизации увеличивается с ростом температуры. Созревание по Оствальду заключается в растворении мелких кристаллов и упорядочении роста больших кристаллов. Термическое старение — упорядочение роста кристаллов под действием температуры. Химическое старение характерно для гидратов солей, например осадок оксалата кальция выпадает в виде смеси ди- и тригидрата, которые при повышении температуры переходят в моногидрат, при этом осадок самоочищается. В результате процесса старения образуется более чистый, крупнокристаллический, лучше фильтрующийся осадок с кристаллами более правильной формы. [c.143]

В своем исследовании мы старались приблизить условия проведения эксперимента к реальным условиям рекристаллизации в дисперсной системе. Некоторые исследователи не учитывали того обстоятельства, что процессы коллективного и индивидуального роста и растворения кристаллов неодинаковы, и переносили закономерности, полученные для единичной частицы, на совокупность частиц, а это приводило к неправильным выводам. Вот почему мы избрали методику с множеством кристаллов. Она трудоемка, но, как показали наши предварительные исследования, дает надежные и реальные результаты. То, что каждый кристалл имеет свой коэффициент формы, сказывается лишь на разбросе опытных точек и может быть довольно точно учтено при статистической обработке экспериментальных данных [315], но не скрывает общей закономерности процесса, а это является главным в исследовании. [c.81]

Путем феноменологического подхода, принимая во внимание симметрию кристаллов, Ямамото [1] установил выражение для анизотропии скорости растворения и для формы растворяющегося тела гексагональных, ромбоэдрических, тетрагональных и кубических кристаллов, которое хорошо согласуется с экспериментальными данными. По существу, в этих исследованиях изучалась скорость химических реакций и полученные результаты нельзя применить к случаю роста и растворения кристаллов в их маточных растворах. [c.179]

Морфология формы роста. Одним из выводов теории цепей периодических связей является то, что кристалл будет ограничен только плоскими гранями, если рост будет происходить при следующих условиях а) рост должен быть медленным, а для этого необходимы небольшие пересыщения б) отсутствует или является слабым взаимодействие с частицами (ионами или молекулами) растворителя или других растворенных веществ в) механизм роста одинаков для всех граней. Если эти условия не выполняются, может изменяться габитус кристаллов. Соответствующие изменения подробно обсуждаются в разделе П1. [c.338]

Как указал Шубников, такие физически реальные объекты, как электрон и позитрон, проводник в диэлектрике и диэлектрик в проводнике, капелька воды в воздухе и пузырек воздуха в воде, фотографические негатив и позитив, формы роста и формы растворения кристаллов, требуют введения в учение [c.200]

Процесс кристаллизации протекает значительно медленнее, чем процесс растворения кристаллов. Он разделяется на два периода — период образования зародышей и период роста кристаллов. Если скорость образования зародышей значительно больше скорости роста, то получается большое количество мелких кристаллов. Если же скорость роста кристаллов превышает скорость образования зародышей, — получается меньшее количество крупных кристаллов. Поэтому, изменяя условия, влияющие на скорость образования зародышей и на скорость роста кристаллов, можно иногда регулировать размеры и форму кристаллов. [c.42]

Отсюда можно сделать вывод, что формы роста и растворения одного и того же кристалла не всегда одинаковы. А в общем случае они — разные. Поскольку эти процессы (роста и растворения) в природе часто многократно сменяют друг друга в связи с меняющимися окружающими условиями, конкурируют между собой, то неудивительно и большое многообразие различных форм минералов и сосуществование одновременно нескольких более простых форм в какой-нибудь сложной форме одного и того [c.68]

Рост кристалла происходит за счет адсорбции растворенного вещества на его поверхности. Наличие в растворе посторонних веществ, примесей, способных адсорбироваться кристаллом, но не участвующих в построении кристаллической решетки, приводит к уменьшению скорости кристаллизации. Примеси, адсорбируясь на гранях кристалла, изолируют активные участки поверхности, что приводит к замедлению роста и препятствует получению крупных кристаллов. Иногда вследствие избирательной адсорбции примесей на определенных гранях форма кристалла искажается. Примеси способствуют также сращиванию кристаллов, образованию друз. Заметим, что примеси, сильно уменьшающие скорость кристаллизации, совершенно не влияют на скорость растворения кристалла. Примеси некоторых веществ к раствору могут увеличивать скорость кристаллизации. Так, в присутствии хлорида калия скорость кристаллизации сульфата калия возрастает примерно в два раза. [c.119]

С точки зрения геометрии кристалл есть твердое тело, ограниченное плоскостями. Размеры и форма каждого твердого вещества зависят от величины углов, образуемых между его поверхностями, и линейных размеров этих поверхностей. При растворении кристалла—или, наоборот, при его росте — поверхности, смещаясь по направлению к центру или от него, всегда остаются параллельны к их первоначальному положению. [c.374]

Осаждение при образовании катализатора происходит вследствие химической реакции при сливании растворов исходных компонентов. Переход растворенного вещества в осадок — совокупность двух процессов образования зародышей твердой фазы и роста кристаллов [7, 30] или укрупнения гелеобразных частиц при одновременном их осаждении. Каталитически активными формами являются термодинамически неустойчивые состояния веи ества, процесс образования которых следует проводить в условиях, далеких от равновесия. Кристаллизация ускоряется при понижении температуры. [c.100]

Пусть требуется выделить Окр = 0,1 кг/с кристаллов из 0 = 0,3 кг/с раствора, имеющего концентрацию с = 0,6 кг/кг и температуру = 60 °С. Объем суспензии в кристаллизаторе V = 1 м . Отношение молекулярных масс растворенного вещества и кристаллогидрата К = 0,695. По опытным данным для используемого вещества скорость линейного роста кристаллов и интенсивность образования зародышей следующим образом зависят от пересыщения раствора Л = 1,67-10- м/с и У = 0,294-10 m шт./(м -с), размер зародышей г г = = 8-10- м. Коэффициент формы кристаллов Ф = 5. Известны зависимость растворимости системы от температуры и теплофизические характеристики плотности исходного раствора рв = 1,3-10 кг/м и образующегося кристаллогидрата ркр = 1,7-103 кг/м их теплоемкости с<н = 2,3 кДж/(кг-°С) и С(ир = = 1,34 кДж/(кг-°С). Теплоемкость конечного раствора определяется по правилу аддитивности [c.152]

Искажение облика минеральных индивидов. Идиоморфные минеральные индивиды большей частью имеют искаженный внешний вид. Связано это с влиянием различных условий на рост и огранение кристаллов. Часто форма кристаллов оказывается наиболее чувствительным индикатором, с помощью которого отмечаются ничтожные изменения условий кристаллообразования. Незначительные вариации концентрации в растворе под действием силы тяжести на протяжении 1 см уже отражаются на огранении и растворении индивидов. Искажение облика индивидов во время роста возникает в результате 1) неравномерного притока вещества к кристаллу 2) наличия примесей посторонних соединений в растворе 3) влияния температуры 4) формы затравки (имеются в виду рост двойников и регенерация сколов). [c.61]

Согласно рис. 2, концентрация растворимого магния в образовавшейся суспензии основного карбоната магнпя остается практически постоянной в течение 12 минут, прошедших после окончания приливания осадителя, В это время в насыщенном растворе карбоната магния происходит образование центров кристаллизации и рост кристаллов за счет растворения бесформенных частиц. Как указывалось выше, по истечении 13—15 минут смесь бесформенных частиц и образовавшихся крупных кристаллов исчезает, уступая место образованию идентичных по форме, но более мелких по размеру кристаллов. Этот момент, как показано на рис. 2, соответствует началу резкого уменьшения концентрации магния в растворе. Содержание магния в растворе снижается при этом с 2.6 до 0.5 г/л, оставаясь при дальнейшем перемешивании пульпы без изменения. [c.61]

Скульптура граней. Грани идиоморфных индивидов всегда неровные, они покрыты всевозможной формы и величины наростами и углублениями, поэтому теряют зеркальное отражение света. Такие несовершенства граней описываются под разными названиями вицинали, штриховки, фигуры роста и растворения. Подобные образования отражают симметрию кристалла и в какой-то мере среду, в которой кристалл вырос и пребывал в дальнейшем. Особенно важное значение при диагностике минералов имеет штриховка комбинационная и двойниковая. Комбинационная штриховка на грани обычно идет параллельно комбинационному ребру простых форм, которые одевают кристалл. Это большей частью комбинация микрограней, но более сложного символа, образующих систему [c.64]

Сюда же относятся разнообразные влияния адсорбционных слоев на кинетику гетерогенных процессов и, в частности, процессов образования новой фазы действие ПАВ — ингибиторов коррозии и растворение твердых тел, например металлов в кислотах адсорбционное модифицирование зародышей кристаллизации и самих кристаллов в процессе роста — понижение скорости кристаллизации и изменение формы кристаллов вследствие избирательной адсорбции на возникающих гранях [14]. Особое значение имеет модифицирование электрокристаллизации для повышения дисперсности и плотности катодных покрытий. [c.18]

Проведенное рассмотрение предполагало идеальную чистоту вещества, которая в действительности никогда не достигается. Посторонние молекулы, даже в количестве минимальных следов, оказывают существенное влияние на рост, особенно если они не могут войти в решетку в качестве компонентов смешанного кристалла (А. Смекал [76]). Во-первых, посторонние вещества могут изменять внешнюю форму растущего кристалла. Во-вторых, они приводят к появлению нарушений в кристаллической решетке. Такие дефекты строения ответственны за многие физические свойства кристалла. Они выявляются также в процессе растворения, протекающего при этом путем отделения более крупных структурных блоков [77]. [c.113]

Существенную ясность в вопрос о причинах развития различных форм серебра внесла обстоятельная работа Кляйна [29]. Он установил, что в общем случае возможны два различных механизма фотографического проявления — физическое и Х11-мическое. Если после внесения экспонированных зерен в проявитель происходит быстрое растворение галогенида серебра, то зародыш, не успев вырасти, отделяется от зерна, переходит в раствор и в дальнейшем растет за счет восстановления на нем ионов серебра из раствора (физическое проявление). При этом не возникает преимущественных направлений роста и образуются компактные кристаллы. Таким образом, физическое проявление имеет место на границе зародыш — раствор ионов серебра. Химическое проявление, напротив, протекает в том случае, если быстро работающий проявитель не обладает заметным растворяющим действием по отношению к галогениду серебра. Тогда восстановление ионов серебра происходит в не-посредственно близости границы раздела зародыш — кристалл галогенида, куда ионы поставляются за счет миграции из объема кристалла. Так как серебро отлагается только в местах контакта, то осуществляется направленный рост, как показано на рис. 44. Иллюстрации обоих типов агрегатов кристаллов серебра, развившихся в результате физического и химического проявления, даны на фото 37, где для сравнения приведена также микрофотография углеродно реплики с непроявленно-го зерна. Таким образом, электронно-микроскопическое исследование, давая сведения о форме восстановленного серебра, тем самым нозволяет делать заключения о механизме процесса. [c.176]

При росте кристаллов из растворов в обычных условиях при не очень больших пересыщениях растущие грани представляют собою гладкие правильной формы образования. При растворении поверхность растворения покрывается многочисленными ямками травления, разрастающимися так, что вся поверхность оказывается целиком покрыта труднорастворимыми гранями. [c.180]

Наряду со сказанным надо отметить ряд экспериментальных фактов, выявленных в специально поставленных опытах, и относящихся главным образом к области небольших пересыщений. Из этих опытов особого внимания заслуживают те, в которых процессы роста и растворения протекали на кристаллах, в исходном состоянии ил1евших форму выпуклой или вогнутой сферы, и, следовательно, в этих процессах принимали участие все мыслимые тины граней. С этих опытов мы и начнем. Внешней фазой во всех этих опытах был раствор, и уже это определяет трудности теоретической интерпретации экспериментов, выводы из которых могут однако иметь общее зпачепие. Шлифованные или полированные кристаллические шары в процессах роста становятся матовыми, за исключением определенно ориентированных блестящих и мерцающих областей. На матовых участках поверхность продвигается вперед быстрее. В результате возникает ограпение кристалла плоскими гранями. В дальнейшем грани распространяются, а матовые промежуточные области сокращаются в конце концов образуются углы и ребра. Одновременно выявляются различия в скоростях роста граней, что приводит в итоге к исчезновению наиболее быстро растущих из них. Конечная форма роста, таким образом, оказывается ограниченной только некоторым — относительно малым — числом плоских граней в дальнейшем эта форма сохраняется неизменной. Отсюда следует, что мы можем различать три вида поверхностных мест 1) сохраняющиеся на кристалле истинные грани роста-, 2) промежуточные грани роста, 3) не четко выраженные части поверхности. [c.107]

Округлые кристаллы образуются в результате процесса растворения плоскогранных форм роста. На начальных стадиях растворения первоначальный габитус и характер строения граней формы роста сохраняются полностью, но по мере развития поверхностей растворения плоскогранные кристаллы преобразуются в кривогранные [153]. [c.30]

Мы еще далеки от ясного понимания причин существования этих, а также других, не перечисленных здесь форм. Недавно Келлер и Бассетт [60] показали, что многие формы зависят от последовательных изменений габитуса, когда кристаллы взвешены в горячем растворе, или образуются нри полном высыхании кристаллов. Например, более тонкие края чаще обнаруживаются у кристаллов, приготовленных охлаждением растворов до комнатной температуры или же у кристаллов, которые сначала были нагреты в суспензии до температур, немного превышающих температуры их роста, и затем быстро охлаждены до комнатной температуры. Оказывается, что в обоих случаях часть полимера остается в растворе (за счет неполной кристаллизации — в первом случае или за счет частичного растворения кристаллов — во втором) и затем при понижении температуры осаждается на кристаллических гранях. Длина складок, которая характерна для кристаллизующихся таким путем молекул, соответствует температуре осаждения и поэтому меньше, чем в любом другом месте кристалла. Однако эта длина складок в наростах будет больше, если суспензии нагревать достаточно долго, чтобы произошло переосаждение при более высокой температуре. Такое объяснение образования более тонких краев и рамок в виде простых утолщенных краев подтверждается тем фактом, что кристаллы, отфильтрованные из горячего раствора, не дают никакого краевого эффекта. Упомянутые ранее усеченные кристаллы образуются при более высоких темпера- [c.435]

Примеси, включенные в кристалл, могут влиять и на его рост и облик. Адсорбируясь как на дефектных местах кристалла, так и по всей его поверхности, примеси образуют неустойчивые смешанные кристаллы, способные к интенсивному растворению. В результате одновременно на одном и том же кристалле наблюдаются рост и растворение кристалла, в результате чего снижается скорость роста кристалла и искажается его форма. В том случае, когда сродство атомов примеси и основного вещества велико, примесь может включиться в процесс построения основного кристалла и образовать в массе последнего свой собственный кристалл. Такого рода параллельный рост двух крйсталлов приводит к тому, что возникают кристаллы алита с включениями, состоящими из мельчай-. ших кристалликов примеси. Растущий кристалл может захватить и просто механические примеси. Такие тонкодисперсные примеси, не дающие с основным веществом ни твердых растворов, ни химического соединения, очень часто наблюдаются в составе кристаллов алита и белита. [c.200]

После того как кристаллический зародыш достиг размера выше критического, дальнейший его рост в идеальных условиях будет определяться осаждением на нем растворенного вещества из пересыщенного маточного раствора. Между поверхностью растущего кристалла и толщей однородного маточного раствора образуется слой, в котором концентрация растворенного вещества постепенно, по мере осаждения его на гранях кристалла, убывает, и раствор из пересыщенного становится насыщенным. Рост кристалла замедляется. При этом плотность раствора в прилегающем к поверхности кристалла слое уменьшается, ион начинает перемещаться вверх при растворении кристалла плотность раствора увеличивается и он перемещает- ся вниз. В результате происходит перемешивание раствора (конвекционные токи или концентрационные токи растворения), которое может привести к искажению формы растущего кристалла, если в предповерхностном слое раствора не будет вос- становлено стабильное пересыщение. Однородность пересыщения может быть достигнута перемешиванием раствора или диффузией от пересыщенного маточного раствора с концентрацией С к поверхностному насыщенному слою с концентрацией с. Последующая скорость роста граней кристалла (или их растворения) зависит от количества вещества, продиффундировавшего через граничный слой в единицу времени, т. е. законы роста (растворения) определяются законами диффузии. [c.13]

Изложенное объясняет, почему при выделении и растворении кристалла имеется стремление к образованию ровных кристаллических- граней но влияют и другие факторы, которые благоприятствуют менее простым формам. Рост кристалла из раствора может продолжаться только в том случае, если концентрация у поверхнос ги поддерживается немного выше величины насыщения необходимо непрерывное пополнение отлагающегося материала происходит ли это благодаря диффузии или конвекции, оно идет быстрее у углов, так что при росте вероятно углы удлиня1бтся, образуя длинные иглы (фиг. 72) в конце концов это ведет к дендритным формам. Если кристалл образуется при охлаждении расплавленного материала ниже его точки плавления, то кристаллизация может идти только в том случае, если теплота затвердевания отводится, и это. также может происходить предпочтительно у углов, снова благоприятствуя дендритному росту. [c.336]

Рост с участием газовой фазы происходит и при кристаллизации остаточного расплава, насыщенного растворенными газами и легкоплавкими фторидами. Остаточный расплав обычно оттесняется в верхнюю часть слитка, и вначале происходит кристаллизация раствор-расплавного типа, а затем ио мере убывания жидкой фазы идет доращивание образовавшихся друзообразных кристаллов из газовой фазы. Наросший сверху ажурный слой кристаллов часто отделен от основного слитка пустотами различной формы. [c.31]

Координационно-насыщенные комплексы вследствие неустойчивости проявляют склонность к поляризации. При этом часть ионов 51 (0Н)5 " образует агрегаты на основе водородной связи, которые в процессе дальнейшей эволюции превращаются в крупные полианионы, адсорбирующие ионы натрия. Происходит образование коллоидных частиц, которые могут адсорбироваться растущими кристаллами в виде неструктурной примеси. Дальнейшее агрегирование коллоидных частиц приводит к появлению самостоятельной фазы — геля кремневой кислоты с переменным содержанием Na02, 5102 и Н2О. В результате взаимодействия Дегидрационной поликонденсации с формированием прочной си-локсановой связи и устойчивого аниона [5120(0Н)8] реализуется гидротермальный рост кристаллов кварца на затравочных поверхностях при их взаимодействии с истинно растворенной формой кремнезема. С поликонденсацией координационно-ненасыщенных ионов до образования устойчивых форм [5 0(ОН)в] и [51з02 (ОН) ]з- может быть связан процесс спонтанного зарождения кристаллов кварца, причем устойчивость силикатных ионов повышаете с возрастанием щелочности среды, что приводит к снижению вероятности спонтанной кристаллизации. Подтверж- [c.29]

Пример 3.2. В процессе непрерывной изогидрической кристаллизации (Мр = 0) требуется выделить Жкр = 0,1 кг/с кристаллов из Ми = 0,3 кг/с раствора с начальной концентрацией Си = 0,6 кг/кг и температурой f = = 60 °С. Объем суспензпп V = 1 м1 Отношение молекулярных масс растворенного вешества и получаемого кристаллогидрата равно 0,695. Скорость линейного роста кристаллов и интепсизпость образования зародышей зависят от пересыщения раствора А = 1.67-10- м/с и / = 2,94-Ю 1/(м -с). Размер зародышей г = 8-10 м. Коэффициент формы кристаллов Ф = 5. Известна зависимость растворимости от температуры. Плотности начального раствора р = 1,3-10 кг/м и образующегося кристаллогидрата Рир = = 1,7-10 кг/м их теплоемкости с = 2,3 кДж/(кг-К) и Скр = = 1,34 кДж/(кг-К). Теплоемкость конечного раствора определяется по правилу аддитивности Ск = 1,09Ск-Ь 4,19(1—С ). Удельная теплота образования кристаллогидрата = 142 кДж/кг. [c.172]