Cristalizare

Cristalizare (din greacă κρύσταλλος , inițial - gheață , mai târziu - cristal de rocă , cristal) - procesul de formare a cristalelor din gaze , soluții , topituri sau pahare . Cristalizarea se mai numește și formarea de cristale cu o structură dată din cristale cu o structură diferită ( transformări polimorfe ) sau procesul de trecere de la o stare lichidă la o stare solidă cristalină [1] . Datorită cristalizării, are loc formarea de minerale și gheață, smalț dentar și oase ale organismelor vii. Creșterea simultană a unui număr mare de cristale mici ( cristalizarea în masă ) este utilizată în metalurgie și alte industrii [2] . În industria chimică, cristalizarea este folosită pentru a obține substanțe în forma lor pură.

1. Procesul de cristalizare începe numai după ce lichidul este răcit la o anumită temperatură.
2. În timpul cristalizării, temperatura nu se modifică.
3. Temperatura de cristalizare este egală cu temperatura de topire.

Când se formează cristalele, are loc o tranziție de fază , adică tranziția unei substanțe de la o fază termodinamică la alta. Formarea cristalelor din gaze, soluții, topituri sau sticle este o tranziție de fază de ordinul întâi , iar cristalizarea în timpul transformărilor polimorfe poate fi o tranziție de fază de ordinul doi [2] .

Cristalizarea începe atunci când este atinsă o anumită condiție limitativă, de exemplu, suprarăcirea lichidului sau suprasaturarea vaporilor , când multe cristale mici apar aproape instantaneu - centre de cristalizare . Cristalele cresc prin atașarea atomilor sau moleculelor dintr-un lichid sau vapori. Creșterea fețelor de cristal are loc strat cu strat, marginile straturilor atomice incomplete (trepte) se deplasează de-a lungul feței în timpul creșterii. Dependența ratei de creștere de condițiile de cristalizare duce la o varietate de forme de creștere a cristalelor (forme poliedrice, lamelare, aciculare, scheletice, dendritice și alte forme, structuri creion etc.). În procesul de cristalizare, apar inevitabil diferite defecte .

Numărul de centre de cristalizare și rata de creștere sunt semnificativ afectate de gradul de suprarăcire.

Gradul de suprarăcire este nivelul de răcire al unui metal lichid sub temperatura de tranziție a acestuia într-o modificare cristalină (solidă). Subrăcirea este necesară pentru a compensa energia căldurii latente de cristalizare. Cristalizarea primară este formarea de cristale în metale (aliaje și lichide) în timpul trecerii de la starea lichidă la starea solidă.

Creșterea cristalelor industriale

În industrie, creșterea monocristalelor se realizează prin următoarele metode:

• Metoda Czochralski - folosind un cristal de sămânță care atinge suprafața unui metal în faza lichidă, atomii ating cristalul de sămânță, pierd energie și îngheață, ceea ce duce la creșterea cristalului [3] .
• Metoda Bridgman - metalul este plasat într-un creuzet cu fundul ascuțit și trecut încet prin cuptor, în acest proces, nuclearea începe la baza capătului ascuțit, iar creșterea unui singur cristal este însoțită de o scădere treptată a temperaturii în zona de cristalizare [3] .
• Metoda de topire a zonei - zona topită se deplasează de la un capăt al tijei la celălalt [3] .

Note

1. ↑ Kushner V.S. Știința materialelor . - Omsk: OmGTU, 2008. - S. 22. - 232 p.
2. ↑ 1 2 Chernov A. A. Cristalizarea // Enciclopedia fizică / Cap. ed. A. M. Prohorov . - M .: Enciclopedia Sovietică , 1990. - T. 2. - S. 496-502. - 704 p. — 100.000 de exemplare.  — ISBN 5-85270-061-4 .
3. ↑ 1 2 3 Honeycombe R. Deformarea plastică a metalelor. — Ripol Classic. - 1979. - ISBN 5458282574 .

Literatură

• Ed. I. L. Knunyants. Cristalizare // Enciclopedia chimică. - Enciclopedia Sovietică . - M. , 1988. (Rusă)

Dicționare și enciclopedii	Mare catalană Mare norvegian Britannica (online)
În cataloagele bibliografice BNF : 119788740 GND : 4033215-9 J9U : 987007536083105171 LCCN : sh85034495 LNB : 000154805 NKC : ph138259