Образование зародышей кристаллов и их рост

Одним из основных вопросов, решаемых при расчете кристаллизаторов, является описание кинетики кристаллизации, состоящей из стадий создания пересыщения, -образований зародышей и роста кристаллов. Она также зависит от перекристаллизации осадка, коалесценции и дробления кристаллов в результате столкновения между собой и со стенками аппарата. На кинетику массовой кристаллизации существенно влияют температура, степень пересыщения раствора, перемешивание, наличие примесей, физикохимические свойства раствора, конструкция аппарата и т. д. Детальное описание явлений и факторов, сопровождающих процессы массовой кристаллизации из растворов и газовых смесей, дано в монографии [17]. Важное значение имеет также описание условий равновесия между сосуществующими фазами (твердое вещество—жидкость, твердое вещество—газ (пар)). На основании условий фазового равновесия в первом приближении возможен выбор необходимого растворителя для процессов кристаллизации, а также перекристаллизации. [c.90]

Рис. 9.7. Зависимость скоростей образования зародышей (/) н роста кристаллов (2) от степени пересыщения.

Увеличение переохлаждения приводит к росту вязкости жидкой фазы. В расплавах веществ, в которых скорости образования зародышей и роста кристаллов очень малы, а вязкость жидкости при охлаждении резко увеличивается, кристаллизация вообще может не начаться — плав превращается в твердую аморфную массу (стекло). Температура, ниже которой кристаллизация не происходит, называется температурой стеклования. [c.261]

Как и при кристаллизации из растворов, на образование зародышей и рост кристаллов в расплавах влияют нерастворимые и растворимые примеси, механические и другие воздействия на систему. [c.261]

Концентрация малорастворимого электролита, необходимая для образования зародышей, всегда выше той концентрации, которая достаточна для дальнейшего роста кристаллов. Это объясняется тем, что растворимость мелких кристаллов значительно больше растворимости крупных кристаллов (см. раздел 8.1). Наглядно это показано на рис. 24. Кривая / изображает зависимость растворимости крупных кристаллов от температуры раствора. Область I, находящаяся нил<е этой кривой, соответствует ненасыщенному раствору. Кривая 2 показывает наименьшую концентрацию, при которой начинается образование зародышей кристаллов. В области П, находящейся между обеими кривыми, имеет место рост уже возникших кристалликов. В области 1П происходит как возникновение новых зародышей кристаллов, так и рост уже возникших кристаллов. [c.123]

При отгонке растворителя твердые органические вещества при температурах ниже точек плавления часто тоже выделяются в виде маслянистых жидкостей. Иногда их кристаллизацию удается вызвать только с очень большим трудом. Образование зародышей и рост кристаллов зависят от температуры в различной степени Согласно правилу Таммана, скорость образования зародышей максимальна примерно при 100°С, а скорость кристаллизации —прн температурах на 20—50 С ниже точек плавления (рис. 40). [c.57]

Скорость кристаллизации. Общая скоро ть кристаллизации определяется скоростями образования зародышей и роста кристаллов и описывается следующим уравнением [c.270]

Термодинамическая резкость фазового перехода не означает аномально большой его скорости. Так, жидкость может кристаллизоваться достаточно медленно при температуре фазового перехода. В самом деле, скорость кристаллизации определяется факторами, не фигурирующими в статистической термодинамике, а именно, скоростью образования зародышей кристаллов, т. е. скоростью нуклеации и скоростью роста кристаллов. [c.44]

Любой осадок полидисперсен. Растворимость мелких кристаллов всегда несколько выше, чем крупных. Поэтому при осаждении кроме образования зародышей и роста кристаллов происходит укрупнение кристаллов за счет растворения более мелких. [c.99]

Эти параметры зависят от температуры, кривые скорости образования зародышей и скорости роста кристаллов характеризуется наличием максимумов, так как высокая вязкость при пониженных температурах препятствует перераспределению атомов и замедляет процессы диффузии, определяющие образование зародышей и рост кристаллов. [c.141]

Теоретический анализ механизма процессов образований, зародышей и роста кристаллов, так же как и экспериментальное изучение этих процессов, представляет труднейшую задачу. Основные сведения по этим вопросам приведены в ч. 3, гл. 3, где рассмотрены различные разновидности процессов кристаллизации. [c.141]

В процессе образования осадка различают три основных параллельно протекающих процесса I) образование зародышей кристаллов (центров кристаллизации) 2) рост кристаллов 3) объединение (агрегация) хаотично ориентированных мелких кристаллов. [c.140]

Число и размер частиц осадка зависят от соотношения скорости образования зародышей кристаллов и скорости роста кристаллов. Если скорость образования зародышей кристаллов мала по сравнению со скоростью роста кристаллов, образуется небольшое число крупных частиц — осадок крупнокристаллический, при обратном соотношении скоростей получается мелкодисперсный осадок, состоящий из большого числа мелких частиц. Скорости обоих процессов зависят от относительного пересыщения раствора, которое определяется выражением [c.141]

Установлено, что с увеличением относительного пересыщения скорость образования зародышей кристаллов возрастает по экспоненциальному закону, а скорость роста кристаллов — прямо пропорционально (рис. 11.1). Как видно из рис. 11.1, при низком относительном пересыщении преимущественно происходит рост кристаллов. С увеличением пере- [c.141]

Процесс периодической кристаллизации состоит из стадий образования зародышей кристаллов и их последующего роста. При непрерывном проведении процесса обе стадии протекают одновременно. Как было показано в гл. I, образование новой фазы в существующей возможно только при ее пересыщении, поскольку этот процесс требует расхода энергии на образование поверхности раздела фаз. Для процесса образования зародышей твердой фазы степень пересыщения раствора связана с радиусом зародыша г и удельной энергией поверхности раздела фаз а зависимостью (I. 124) [c.482]

Процесс кристаллизации состоит из двух последовательных стадий образование зародышей кристаллов и рост кристаллов. Образование зародышей кристаллов происходит в пересыщенных растворах, когда пересыщение достигает определенной величины. Разность между концентрацией раствора, при которой начинают образовываться зародыши, и концентрацией насыщенного раствора называют максимальным пересыщением. [c.356]

Схема расчета кристаллизаторов. Из приведенного обзора кристаллизаторов с полной очевидностью следует, что не может быть единой схемы расчета, поскольку все кристаллизаторы подразделяются на две принципиально различные группы аппараты, в которых время проведения процесса лимитировано временем образования зародышей и роста кристаллов, и аппараты, в которых время проведения процесса лимитировано временем подвода или отвода тепла. [c.362]

Опишите процессы образования зародышей и роста кристаллов. [c.507]

Процессы образования зародышей и роста кристаллов обычно приводят к образованию сферолитов (сферических поликристаллических агрегатов). Скорость роста таких сферолитов обычно измеряется микроскопически. В соответствии с приведенными выше допущениями, основанными на данных по измерению объемных фракций и скоростей линейного роста, можно написать [c.252]

Согласно недавней работе [1, модифицирование происходит вследствие переохлаждения, вызванного затруднением образования зародышей и роста кристаллов кремния в результате того, что вблизи фронта кристаллизации скапливается значительное количество атомов натрия или молекул образуемого им соединения. Первая попытка рассмотреть явление модифицирования с точки зрения физико-химического анализа была сделана еще в 1922 г. Возникновение тонкой структуры объяснялось образованием тройной эвтектики из алюминия, кремния и натрия [2]. [c.22]

Размеры кристаллов парафина или степень их дисперсности определяются соотношением скоростей образования зародышей кристаллов и их роста. Чем в большей мере скорость образования кристаллов превалирует над скоростью их роста, тем больше образуется кристаллов и тем меньше их размер. Скорость образования кристаллов зависит от концентрации парафиновых углеводородов в топливе и их температуры плавления, те.мпературной кривой растворимости, определяемой углеводородным составом топлива и характером парафинового угле водорода, а также ог скорости охлаждения топлива, степени его перемешивания и разности между температурой нагрева топлива и температурой насыщения. Скорость роста кристаллов также зависит от скорости охлаждения топлива, интенсивности его перемешивания и концентрации выделившихся парафиновых углеводородов, а кроме того, от вязкости среды и наличия в топливе поверхностно-активных веществ. [c.38]

При отгонке растворителя твердые органические вещества часто тоже выделяются в виде масла при температурах ниже температуры плавления. Иногда их кристаллизацию удается вызвать только с очень большим трудом. Образование зародышей и рост кристаллов зависят от температуры различным образом. По правилу Таммана максимум скорости образования заро- [c.47]

Более ранняя работа по выращиванию монокристаллов нафталина в некоторых отношениях отличается от рассмотренной. Постоянная разность температур между плечами и-образной трубки поддерживалась с помощью бань, которые содержали с одной стороны лед и воду, а с другой — лед и соль в различном соотношении, причем эти смеси перемешивались предварительно охлажденным воздухом. Образование зародышей кристаллов достигалось охлаждением камеры роста до пересыщения, выходящего за пределы метастабильной области. Для выращивания кристалла был выбран один зародыш, а другие образовавшиеся зародыши были уменьшены в размерах точечным нагреванием боковых стенок. После этого медленно нагревали всю камеру роста до испарения всех зародышей кристаллов, кроме одного, выбранного для выращивания. Охлаждение камеры роста до температуры на 0,76° ниже температуры питающей камеры давало линейную скорость роста, равную десятым долям миллиметра в час. [c.221]

Кристаллизация твердых углеводородов при депарафинизации зависит от глубины очистки рафинатов, которая характеризуется степенью извлечения смол и полициклических ароматических углеводородов. Смолы остаточного происхождения в большей степени влияют на кристаллообразование твердых углеводородов, чем дистиллятные, содержащиеся в той же концентрации, причем не наблюдается отличия в воздействии аналогичных по происхождению гр)рп смол, содержащихся в рафинатах из серщ1стых и мало-сернисхых нефтей. Смолы при малой концентрации в растворе тормозят, образование зародышей кристаллов, твердых углеводородов и практически не влияют на рост уже образовавшихся кристаллов правильной орторомбической структуры. В. результате из-за снижения чиела зародышей кристаллов в конейрм итоге получаются более крупные кристаллы, чем в отсутствие емол. [c.138]

Рассмотрим процесс кристаллизации расплава индивидуального вещества, пренебрегая содержащимися в нем примесями. При охлаждении расплава до температуры плавления соответствующего ему твердого вещества в нем возникают флуктуации плотности, которые представляют собой относительно большие скопления частиц (молекул, атомои или ионов) вещества с ориентированным расположением, приближенно подобно тому, как это имеет место в кристаллической решетке. Такие скопления можно рассматривать как некие комплексы, агрегаты или ассоциаты их иногда называют дозародышевыми образованиями. Но они еще не являются стабильными образованиями число частиц в них вследствие теплового движения в расплаве различно и не постоянно. Сталкиваясь друг с другом, такие конфигурации групп частиц могут укрупняться или распадаться в зависимости от соотношения действующих в них межмолекуляр-ных сил и воздействия на эти частицы молекул расплава. При дальнейшем понижении температуры расплава, т. е. при его переохлаждении, преобладающее влияние будет проявлять первый из указанных эффектов. Размеры образований при этом в целом будут увеличиваться до некоторой критической величины. В результате в расплаве начинается образование зародышей кристаллов ( критических кластеров ), которые и становятся центрами кристаллизации. Скорость их образования определяется заданным переохлаждением расплава. По достижении определенного переохлаждения расплава после образования в нем зародышей кристаллов на последних начинается выделение твердой фазы, характеризующееся той или иной скоростью роста образующихся кристаллов. Одновременно может [c.106]

Скорость роста кристалла сложным образом зависит от температуры. Чем ниже температура расплава или раствора, тем ныше степень его переохлаждения и пересыщения и, казалось бы, больше скорость образования зародышей и роста кристаллов. Однако в действительности эта скорость возрастает до некоторого максимума, после чего понижается вследствие увеличения вязкости среды и уменьшения скорости дкнження мо- 1екул. [c.245]

Переходя к обсуждению процесса структурообразования, прежде всего отметим, что первый период (индукционный по терминологии некоторых авторов), когда в дисперсии идет процесс накопления новообразований коллоидной степени дисперсности и вхождение их в пространственную коагуляционную структуру в результате случайных соударений, заканчивается очень быстро—в течение первых нескольких минут. Следующий вслед за тем быстрый рост прочности пространственной структуры, усредненно продолжающийся, видимо, 30 мин и приводящий к значениям модулей в суспензии В/Т = 0,5 порядка 2—4 10 дин см , а в суспензии В/Т =1,0 порядка 4 10 дин1см , обусловлен не только межчастичным взаимодействием, но и образованием сростков [70] кристалликов гексагональных гидроалюминатов. Наиболее характерно для кристаллов срастание наложением, которое происходит в начальные моменты гидратации, в период сильно пересыщенного состояния твердеющей системы, при образовании зародышей кристаллов [70]. [c.96]

Так как суспензии отличаются от лиозолей только тем, что частицы в них на несколько порядков больше, все методы, которые используются для получения лиозолей, можно применять и для получения суспензий. При этом необходимо, чтобы степень измельчения диспергационными методами была меньше, чем при получении лиозолей. При конденсационных методах конденсацию необходимо проводить так, чтобы образовывались частицы, имеющие размеры 10" -10 см. Размер образующихся частиц зависит от соотношения скоростей образования зародышей кристаллов и их роста. При небольших степенях пересыщения обычно образуются крупные частицы, при больших — п№лкие. Предварительное введение в систему зародышей кристаллизации приводит к образованию практически монодисперсных суспензий. Уменьшение дисперсности может быть достигнуто в результате изотермической перегонки при нагревании, когда мелкие кристаллы растворяются, а за их счет растут крупные. [c.196]

Характерной особенностью полиэтилентерефталата является способность кристаллизоваться при медленном охлаждении расплава. Температура стеклования полимера в аморфном состоянии 67° С, а в кристаллическом 87° С. При кристаллизации изменяется и плотность с 1,33 г/см в аморфном состоянии до 1,37 г/см в кристаллическом. Оптимальная температура для образования зародышей кристаллов 80° С. При 170° С наблюдается максимальный рост кристаллов. Это свойство полимера используется при разработке технологического режима изготовления поли-этилентерефталатной пленки методом полива из расплава. В связи с чувствительностью расплава к повышенным температурам и кислороду воздуха полив производится в атмосфере азота. Полимер перед плавлением подсушивают, так как даже следы влаги могут при высокой температуре вызвать гидролиз полиэфира. [c.99]

Кристаллизация состоит из двух основных стадай- образования зародышей кристаллов и роста кристаллов, причем обе эти стадии обычно протекают одновременно. Если скорость образования зародышей кристаллов больше скорости их роста, то получается большое количество мелких кристаллов. Если же скорость появления зародышей кристаллов меньше скорости их роста, то образуются кристаллы больших размеров, но в меньшем количестве. [c.291]

Величина eje называется степенью пересыщения. На стадии роста кристаллов происходит образование крупных кристаллов за счет массообмена с жидкой фазой. Стадии образования зародышей и роста кристаллов могут проходить быстрее при увеличении степени пересьпцения, при более высокой температуре, при интенсивном перемешивании и добавке нерастворимых твердых частиц ( затравки ). [c.297]

В прозрачной кварцевой печи (с электрической обмоткой непосредственно на трубку), в которой возможно при температуре опыта вести наблюдение за образованием зародышей и ростом кристаллов, могут быть получены в индивидуальном состоянии некоторые из метастабильных модификаций NbaOs- [c.1569]

Традиционные процессы депарафинизации с применением кетонов недавно дополнены модификацией, названной Дилчил-процесс [24]. В этом процессе горячее сырье подается в кристаллизатор, снабженный скребковой мешалкой, но не имеющий внешнего подогрева. Туда же подается предварительно охлажденный растворитель. Быстрое смешение холодного растворителя с подогретым сьфьем и последующее сравнительно длительное пребывание смеси в кристаллизаторе позволяет четко регулировать образование зародышей кристаллов и их рост. Поддержание требуемой степени турбулентности способствует образованию совершенно однородных по размерам сферических кристаллов. Для выделения кристаллов парафина используются вращающиеся барабанные фильтры. Преимуществами процесса являются непрерьшность, исключение емкости перед перекристаллизацией и операции соскребывания кристаллов, что уменьшает объем аппаратуры и т])удовые затраты. Однако расход энергии на охлаждение значительно возрастает. [c.12]

Из вышеприведенного рассуждения очевидно, что при температуре пластической операции стекла, вероятно, находятся в таком состоянии, прп котором образование зародышей и рост кристаллов, хотя и малы, но тем не менее достигают максимальной степени, так что должны быть приняты меры для предотвращения расстекловывания. Это особенно важно для тех случаев, когда необходимо вновь нагреть до пластического состояния однажды охлажденное стекло, ибо во время первого охлаждения стекло проходит стадию быстрого образования зародышей, и при новом нагреве создается опасность, что будет достигнута область быстрого роста кристаллов, причем образовавшиеся зародыши (в других случаях безвредные) разовьются и создадут значительное расстекповывание. [c.290]

В соответствии со структурной схемой потоков (рис. 2.18), аппарат может быть разделен условно на три зоны зону охлаждения (крнсталлораститель), очистки (обогатитель) и плавления (плавитель). В кристаллорастителе при создании пересыщения происходит образование зародышей и рост кристаллов. Образующиеся кристаллы увлекают с собой достаточно большое количество примесей, следовательно, требуется дальнейшая их очистка. В зоне обогащения по высоте устанавливается такой температурный градиент, чтобы максимальная температура была выше, а минимальная — ниже температуры кристаллизации исходной смеси, подаваемой на разделение. Образовавшиеся кристаллы из верхней части аппарата (кристаллорастителя) под действием силы тяжести перемещаются, увлекая за собой маточную жидкость, относительно температурного поля в направлении более высоких температур и плавятся. Часть образовавшегося расплава (флегма) противотоком к кр сталлам перемещается в область низких температур и кристаллизуется. Ta < lм образом, по высоте аппарата происходит перераспределение целевого компонента между фазами (флегмой и маточной жидкостью). В результате этого высокоплавкие компоненты перемещаются в горячую, а легкоплавкие — в холодную часть аппарата. [c.106]

В особых случаях можно применять способ выращивания кристаллов с помощью химической реакции, идущей в растворе. В качестве примера можно указать на самый обычный случай реакции обмена между двумя ионизующимися веществами с образованием одного растворимого и одного нерастворимого веществ, например осаждение серебряных солей карбоновых кислот путем добавления нитрата серебра к водным растворам кислот. Обычно образуется поликристаллический осадок, но при очень медленном смешивании можно получить макроскопические кристаллы. Ван Уитерт и Трейтинг [91] применили вариант этого метода для выращивания кристаллов хелатных солей металлов, таких, как комплекс двойного триацетил-ацетоната натрия и никеля с диоксаном, размерами до 1 см. Сосуд, содержащий раствор ацетрлацетоната металла, помещали под колокол рядом с другим сосудом, содержащим диоксаи. Медленная диффузия паров диок-сана в притотовленный раствор приводила к образованию зародышей и росту хелатных кристаллов. [c.218]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология