Mēs izskaidrojam, kas ir kristalizācija un no kā sastāv šis ķīmiskais process. Arī tajā izmantotās metodes un kristalizācijas piemēri.
Kas ir kristalizācija?
To sauc par kristalizāciju ķīmiskā procesā, kurā a gāze, a šķidrums vai vienu izšķīšana, cieto kristālu komplektā. Šos kristālus veido sakārtots stingru molekulāro saišu kopums, kas ir tīri pēc to elementārās dabas. Šī iemesla dēļ kristalizāciju var izmantot kā metodi cieto komponentu atdalīšanai no dažiem viendabīgs maisījums, tas ir, to var izmantot kā attīrīšanas metodi.
Ir dažādas kristalizācijas metodes, kurās var izmantot selektīvu fizikālo apstākļu maiņu temperatūra vai no Spiediens, kā arī pievienojot noteiktus ķīmiskās vielas. Šādi iegūto kristālu forma, izmērs un kvalitāte būs atkarīga no konkrētajiem apstākļiem, kādos process notiek, un laika, kurā tam ir atļauts notikt.
Ar šo iegūtie kristāli metodi Tie ir cieti veidojumi, kuriem ir ļoti labi definēts difrakcijas modelis (parādība, kas izpaužas kā viļņa novirze, kad tas iziet cauri šķērslim caur nelielu caurumu un pēc tam izplatās visos virzienos aiz šī cauruma). Atkarībā no apstākļiem, kādos notiek kristalizācija, un no kristalizējamās vielas veida, iegūtajiem kristāliem būs krāsa specifiska, īpaša caurspīdīgums un noteikta ģeometrija.
Kristāli ir izplatīti minerālu dabā un tiek klasificēti pēc to īpašībām:
- Cietie kristāli. Tie ir visvairāk. Izņemot stiklu un dažas cietas amorfas vielas (cietās vielas, kurās tās daļiņas tie nav sakārtoti, tas ir, tiem trūkst formas), gandrīz visa cietā viela ir kristāliskā stāvoklī. Piemēram: sāls, cukurs un daži dārgakmeņi.
- Gaismas kristāli. Tos uzskata par šķidrumiem un bieži izmanto elektronisko iekārtu displejos.
- Jonu kristāli. Tie ir cieti un trausli. Tos veidojošie katjoni un anjoni ir dažāda izmēra, un kopumā šiem kristāliem ir augsta kušanas temperatūra. Piemēram: kālija hlorīds (KCl) un cinka sulfīds (ZnS).
- Kovalentie kristāli. The atomi kas tos veido, vieno kovalentās saites veidojot trīsdimensiju tīklu. Piemēram: grafīts un dimants.
- Molekulārie kristāli. Tās daļiņas ir saistītas ar Van der Vālsa spēki (pievilcīgi vai atgrūdoši spēki starp molekulas, mijiedarbības, kas ir mazākas par tām, kas atbilst a Ķīmiskā saite) un/vai ūdeņraža tilta mijiedarbības (pievilcīgas mijiedarbības starp ūdeņraža atomu, kas saistīts ar elektronnegatīvu atomu, ar citu elektronnegatīvu atomu, kas pieder citai molekulai, arī šīs mijiedarbības ir mazākas par tām, kas atbilst ķīmiskajai saitei). Šie savienojumi parasti ir trausli, un to kušanas temperatūra ir zem 100ºC. Piemēram: tetrafosfors (P4) un dijods (I2).
- Metāliski kristāli. Metāla kristāli sastāv no tā paša atomiem metāls. Tie parasti ir ļoti blīvi, un to īpašības (piemēram, kušanas temperatūra un cietība) atšķiras atkarībā no metāla veida. No otras puses, šie savienojumi Viņi ir labi vadītāji karstums un elektrība. Piemēram: niķelis (Ni), dzelzi (Fe) un kobaltu (Co).
Kristalizācijas piemēri
Ūdens tvaiki gaisā var kristalizēties tieši uz aukstām virsmām.
- Salnu veidošanās Noteiktos apstākļos mitrums vide, ūdens tvaiks no gaiss var kristalizēties tieši uz aukstām virsmām (piemēram, stikla vai metāla) un veidot sniega līdzīgas struktūras, ko sauc Sals. Dažās saldētavās mēdz veidoties arī sarma. Tie ir kristāli no Ūdens, kuras uzbūve ir ļoti regulāra un ļoti labi izveidota.
- Ūdens sasaldēšana. Ledus ir sasalis ūdens, un tāpēc tas nav kristāls. Bet šī šķidruma sasalšanas pirmajās fāzēs var redzēt, kā parādās dendrīti (kristāli, kuros kristālu orientācijas ir atšķirīgas) un citas iegremdētas kristālu struktūras.
- Jūras ūdens iztvaikošana. Lai iegūtu sāls kristālus, kā arī atsāļotu ūdeni, ūdeni ņem no jūra. Tādā veidā šķidrums tiek pārveidots par gāzi (ūdens tvaikiem), atstājot traukā izšķīdušos sāļus, kas paliek kā ideāli sāls kristāli.
- Sudraba kristāli fotografēšanai. Sudraba kristāli ir noderīgi noteiktiem filmu industrijas artefaktiem vai vecai fotogrāfijai (protams, ne digitālai), jo tie ir jutīgi pret gaisma, šie kristāli tiek pārkārtoti gaismas priekšā, tādējādi kopējot gaismas iespaidu. Lai tos iegūtu, tiek izmantoti tādi savienojumi kā sudraba bromīds, hlorīds vai jodīds.
- Kalcija oksalāta kristāli. Šie kristāli, kas veidojas sāļu un kalcija uzkrāšanās rezultātā nierēs, parasti ir sāpīgi cilvēks, un dažreiz ir nepieciešama ķirurģiska iejaukšanās, lai tos izdalītu, jo tie kavē normālu urīna izvadīšanu. Tie ir mazu tumšu akmeņu veidā, kas pazīstami kā nierakmeņi, vai arī "akmens" vai "smiltis" nierēs.