1. Krystalizacja – proces powstawania fazy krystalicznej z fazy stałej (amorficznej), fazy ciekłej, roztworu lub fazy gazowej. Krystalizacja jest procesem egzotermicznym. Przeprowadza się ją w celu wyodrębnienia związku chemicznego z roztworu. Mieszaniny jednorodne cieczy (rozpuszczalnik) i ciała stałego (substancja rozpuszczona) mają graniczne stężenie, w którym rozpoczyna się proces krystalizacji.

Krystalizacja z fazy ciekłej[edytuj]

Krystalizacja z fazy ciekłej jest powszechnie występującym zjawiskiem w naturze. Większość związków chemicznych ma ściśle określoną temperaturę, w której ulega krystalizacji. W przypadku mieszanin temperatura krystalizacji zależy od składu mieszaniny.

Krystalizacja z fazy ciekłej ma ogromne znaczenie technologiczne przy obróbce cieplnej takich materiałów jak metale, tworzywa sztuczne, sztuczne i naturalne włókna, oraz szkło.

Zwykle proces krystalizacji przebiega w czterech częściach zwanych fazami:

· nukleacja (zarodkowanie) - powstawanie zarodków krystalizacji, czyli miejsc, od których kryształy zaczynają powstawać

· swobodny wzrost pojedynczych kryształów zwany propagacją krystalizacji

· reorganizacja warstwy powierzchniowej i powstawanie tzw. mikrostruktury krystalicznej

· zlepianie się pojedynczych kryształów w większe struktury

Przy odpowiednim doborze warunków krystalizacji może ona zatrzymać się na drugim etapie, dzięki czemu uzyskuje się monokryształy, które nie są zlepkami małych kryształków tylko jednorodnymi dużymi kryształami. Zwykle jednak występują wszystkie cztery etapy. Liczba i rozkład przestrzenny zarodków, szybkość i stopień doskonałości propagacji oraz sposób w jaki odbywa się trzecia faza krystalizacji są silnie zależne od warunków ich prowadzenia takich jak szybkości chłodzenia, czystości materiału, kształtu naczynia itp. Przebieg krystalizacji ma decydujące znaczenie na mikrostrukturę skrystalizowanego materiału, co powoduje, że warunki krystalizacji mają ogromny wpływ na własności mechaniczne materiałów, które przerabia się przez topienie i ponowne zestalanie (metale, tworzywa sztuczne i szkło).

Krystalizacja z roztworu[edytuj]

Proces krystalizacji z roztworu przeprowadza się zwykle w celu wyodrębnienia i oczyszczenia wybranego związku chemicznego. Każdy układ rozpuszczalnik - związek chemiczny ma pewne graniczne stężenie, zwane stężeniem nasycenia, od którego rozpoczyna się krystalizacja. Stężenie to z reguły maleje ze spadkiem temperatury. Krystalizację z roztworu przeprowadza się poprzez schłodzenie roztworu lub odparowanie rozpuszczalnika. Można też przeprowadzać krystalizację dodając stopniowo do roztworu ciecz, w której nie rozpuszcza się jeden z jego składników. Szczególną techniką krystalizacji z roztworu są tzw. metody kroplowe, np. metoda wiszącej kropli.

Proces ten odbywa się w podobny sposób jak zwykła krystalizacja z fazy ciekłej, większe jednak znaczenie ma tu pierwszy i drugi etap krystalizacji, a trzeciego etapu można łatwiej uniknąć.

Krystalizacja z fazy gazowej[edytuj]

Osobny artykuł: Resublimacja.

Polega na krystalizacji par metali lub faz z plazmy na powierzchni docelowej. Połączenie naniesionej powłoki i podłoża ma charakter adhezyjny i zależy od czystości podłoża, dlatego też stosuje sie chemiczne (zgrubne) i jonowe (dokładne) metody oczyszczania powierzchni. Celem procesu jest wytworzenie cienkich warstw modyfikujacych fizyczne i chemiczne własności powierzchni.

2. Rekrystalizacja – metoda oczyszczania krystalicznych związek chemiczny poprzez ich wielokrotne krystalizowanie i topienie bądź rozpuszczanie. Jedną z odmian rekrystalizacji jest krystalizacja strefowa.

3. Roztwor macierzysty, ług pokrystalizacyjny, - roztwor pozostaly po krystalizacji

4. Roztwór nasycony to roztwór, który w określonych warunkach termodynamicznych (ciśnienie, temperatura) nie zmienia swego stężenia w kontakcie z substancją rozpuszczoną. W praktyce oznacza to, że bez zmian warunków termodynamicznych z roztworu nasyconego nie wytrąca się żaden osad, ale nie można też w nim rozpuścić już więcej substancji.

5. Okluzja – zjawisko mechanicznego zamykania obcych jonów lub cząsteczek we wnętrzu kryształów osadu, np. podczas wytrącania siarczanów w postaci osadu BaSO4. Przy dostatecznie szybkim wzroście kryształu BaSO4 może zostać zamknięta w nim cząsteczka BaCl2. Usunięcie tego typu zanieczyszczeń można uzyskać przez kilkakrotną rekrystalizację osadu.

6. Sedymentacja (łac. sedimentum = osad) – proces opadania zawiesiny ciała stałego w cieczy w wyniku działania siły grawitacji lub sił bezwładności.

7. Zarodek krystalizacji - punkt w przestrzeni, od którego zaczyna się proces krystalizacji.

Istnieją dwa rodzaje zarodków krystalizacji:

Homofazowe (homogeniczne) - przypadkowe ośrodki w krystalizującej cieczy, od których spontanicznie zaczyna się krystalizacja. W teorii krystalizacji homofazowej przyjmuje się, że ośrodki te powstają na skutek lokalnych przypadkowych fluktuacji gęstości cieczy spowodowanych ruchami Browna lub w wyniku wymuszonego mechanicznie przepływu cieczy (np. poprzez mieszanie).

Heterofazowe (heterogeniczne) - centra krystalizacji na granicy ciecz-ciało stałe lub ciecz-gaz, których struktura ułatwia rozpoczęcie krystalizacji, np. zadrapania na powierzchni naczynia, drobne zanieczyszczenia, czy mikrodziury kawitacyjne. Heterogenicznymi zarodkami krystalizacji mogą też być drobne monokryształy krystalizowanej substancji i zanieczyszczenia znajdujące się w objętości cieczy.

8. Wydajność teoretyczna krystalizacji: iloraz roznicy rozpuszczalnosci w temp wrzenia i temp chlodzenia przez rozpuszczalnosci w temp wrzenia

9. Wydajność praktyczna krystalizacji jest to masa uzyskanych kryształów do masy substancji wziętej do oczyszczenia. Maleje, gdy za mało rozpuszczalnika, a Rośnie, gdy za dużo rozpuszczalnika.

10. Rozpuszczalnik używany do krystalizacji powinien posiadać następujące cechy:

a) dużą zdolność rozpuszczania krystalizowanej substancji na gorąco i stosunkowo niewielką w temperaturze pokojowej lub poniżej tej temperatury,

b) powinien rozpuszczać zanieczyszczenia bardzo dobrze lub rozpuszczać je tylko w bardzo nieznacznym stopniu,

c) sprzyjać wytwarzaniu dobrze wykształconych kryształów oczyszczanego związku oraz

d) powinien być łatwy do usunięcia z ich powierzchni, a więc mieć względnie niską temperaturę wrzenia.

Rozpuszczalnik nie może oczywiście reagować chemicznie z substancją oczyszczaną. Jeśli mamy dwa rozpuszczalniki nadające się w jednakowym stopniu do krystalizacji danej substancji, to o wyborze rozpuszczalnika decydują ostatecznie takie czynniki, jak łatwość manipulacji, zapalność i cena. Jako rozpuszczalnika do krystalizacji w miarę możności nie należy używać eteru.

11.