KRYSTALIZACJA

Proces odwrotny do rozpuszczania fizycznego

Proces wydzielania roztworu ciała stałego w postaci krystalicznej.

Szybkość zarodkowania ilość zarodków/jednostkę czasu

I – obszar stabilny – zostają wytracone kryształy

II – obszar metastabilny – stężenie w równowadze z kryształami

III – obszar labilny – (pseudorealny) – tylko część zostaje wytrącona w postaci kryształów, („obszar nie istnieje”)

- krzywa nasycenia

- - - - - - krzywa przesycenia

- krzywa zarodkowania roztwór
jednorodny

POWSTAWANIE KRYSZTAŁÓW

Etap I – zarodkowanie

Łączenie się rozdzielonych jonów i cząsteczek w siatkę krystaliczną, występuje
przy lokalnych wzrostach stężeniach (po przekroczeniu stężenia rozpuszczalności
tzw. pierwszego elementu siatki krystalicznej)

Etap II – zarodki rosną

(lub ulegają rozpuszczeniu i nie ma krystalizacji)

Etap III – wzrost kryształów

• dyfuzja następnych cząsteczek jonów do powierzchni kryształów (mieszanie!)

• tworzenie oddziaływań na powierzchni kryształu (budowa siatki krystalicznej)

W obecności kryształów stężenie w roztworze jest równe stężeniu nasycenia!

JAKOŚĆ KRYSZTAŁÓW

• Zarodkowanie silne i trwałe przesycenie roztworu wytracanie/precypitacja (szybkie wytrącanie roztworu)

• Zarodkowanie kontrolowane ochładzanie roztworu dyfuzja wzrost kryształów

WYTWARZANIE KRYSZTAŁÓW

1. Chłodzenie

2. Odparowywanie

3. Odparowanie pod obniżonym ciśnieniem = odparowanie przy obniżonej temperaturze

KRYSTALIZATORY

Aparaty, w których panują warunki do wydzielenia i wzrostu kryształów

Chłodzenie – przepływ zimnego powietrza, lodowatej wody lub innego płynu chłodzącego

Mieszanie – urządzenia zapobiegające osadzaniu się kryształów na ścianach, posuwające kryształy ku wyjściu

WSPÓŁWYTRĄCANIE

Usuwanie z roztworu związków występujących w niewielkim stężeniu przez wprowadzenie innego związku

Wykorzystuje się fakt, że rozpuszczalność zależy od innych substancji rozpuszczonych

Współwytrącanie

Wg mechanizmu adsorpcyjnego

(powierzchnia kryształu)

wg mechanizmu wg mechanicznej okluzji

współkrystalizacji ( w porach kryształu)

krystalizacja krystalizacja

izomorficzna izodimorficzna

mechanizm zależny od rodzaju substancji dobór w zależności od aplikacji

krystalizacja czyszcząca ? krystalizacja produktu

Współwytrącanie:

• związki nieorganiczne: Al(OH)₃, Fe(OH)₃, CuS, MgS, PbS – współwytrącanie jonów

• związki organiczne: tioetery, szczawiany, tiomocznik, tiocyjaniany, pirydyna – znacznie bardziej selektywne niż nośniki nieorganiczne, często tworzą wiązania chemiczne z substancjami współwytrącanymi

A_nB_m

Związek ulega strąceniu, jeśli przekroczony zostanie iloczyn rozpuszczalności

IR=[A^m+]ⁿ*[B^n-]^m

Stosując nadmiar jednego jonu w roztworze można zmniejszyć stężenia drugiego jonu

PRZYKŁADOWE APLIKACJE

• usuwanie metali lub substancji barwnych ze ścieków i podczyszczanie ścieków i np. przed biodegradacją

• strącanie fosforu

• dekarbonizacja wody i ścieków tzn. usuwanie Ca²⁺, Mg²⁺ będących przyczyna twardej wody

• otrzymywanie cennych substancji z wody morskiej