с чем связано образование большого числа центров кристаллизации и как это можно предотвратить?

[llinks]

Вопрос звучит несколько по-детски, по-школьному

Но будут ли на него ответы уважаемых форумчан, химиков-профессионалов?

 

Итак, почему одни соли, в начале кристаллизации из водного раствора, образуют сразу много центров кристаллизации;

а другие соли растут отдельными редкими монокристаллами?

Есть ли простые способы снизить образование большого числа центров кристаллизации?

 

Отмечу, прослеживается тенденция - многие соли с пологой кривой растворимости (например NaCl, K2SO4) образовывают многочисленные центры кристаллизации;

соли с вертикальной кривой растворимости (например KAL(SO4)2·12H2O, NH4H2PO4) образуют отдельные монокристаллы.

Это не правило, на все соли не распространяется.

 

Возможно механизм образования многих центров кристаллизации выглядит так:

первый же микрокристалл образовавшийся в растворе растет неравномерно, от него откалываются куски и разносятся по всему раствору.

В чем причины, почему кристаллы разных солей растут по-разному в одинаковых условиях?

И какие есть возможные методы снизить многочисленность кристаллов в растворе?

(понятно, что чем медленнее рост, тем меньше дислокаций-дефектов в кристалле. Но одни соли растут с большой скоростью идеально, другие медленно и всё равно с дефектами).

Например вырастить идеальный кристалл NaCl величиной более 2-3мм не удается; в затопленных шахтах соляных разработок кристаллы NaCl вырастают до 20-30мм без дефектов - очевидно имеет значение объем раствора и время роста.

 

Какие будут предложения по теме?

[Arkadiy]

Чтобы снизить число центров кристаллизации нужно очень медленно приближать раствор к пересыщенному состоянию и желательно ввести затравку - тот самый центр кристаллизации.

Сосуд с раствором, из которого должны расти кристаллы должен быть герметично закрыт, чтобы не попала пыль извне -центры кристаллизации  и теплоизолирован, чтобы охлаждение проходило как можно медленнее

Изменено 30 Августа, 2015 в 07:44 пользователем Arkadiy

[llinks]

Чтобы снизить число центров кристаллизации нужно очень медленно приближать раствор к пересыщенному состоянию и желательно ввести затравку - тот самый центр кристаллизации.

Сосуд с раствором, из которого должны расти кристаллы должен быть герметично закрыт, чтобы не попала пыль извне -центры кристаллизации и теплоизолирован, чтобы охлаждение проходило как можно медленнее

таки понятно... И закрыт также для того чтобы кристаллы на поверхности не образовывались. Еще бы это Натру Хлоровичу объяснить. Я с терморегулятором пробовал, -1°С за сутки.

/ читал в переводе с немецкого, книга года 60-го издания - пытались немцы NaCl растить, с добавкой Pb(NO3)2 удалось аж 10мм вырастить

/ нитрат свинца изоструктурно в решетку входит.

Изменено 30 Августа, 2015 в 08:05 пользователем llinks

[Arkadiy]

таки понятно... И закрыт также для того чтобы кристаллы на поверхности не образовывались. Еще бы это Натру Хлоровичу объяснить. Я с терморегулятором пробовал, -1°С за сутки.

/ читал в переводе с немецкого, книга года 60-го издания - пытались немцы NaCl растить, с добавкой Pb(NO3)2 удалось аж 10мм вырастить

/ нитрат свинца изоструктурно в решетку входит.

Видел я кристаллы хлористого натрия миллиметров по 15 -20 - выросли самопроизвольно в забытой колбе с раствором соли для высаливания красителей - просто из насыщенного раствора поваренной соли, колбы была случайно поставлена в шкаф и надолго утеряна)))

[Леша гальваник]

Имхо, как раз со склонностью к образованию перенасыщенного раствора такой эффект и связан. В расплавах тоже самое - склонность к переохлаждению мешает росту.

Борьба обычно сводится к формированию градиента температур таким образом, чтобы четко обозначить фронт кристаллизации непосредственнно на затравке, другими словами, затравка должна быть самым холодным местом. А полное термостатирование всего объема "размазывает" фронт кристаллизации по всему объему - только где-то какая-то флуктуация (пылинка, удар по сосуду итп) - посыпались мелкие кристаллики из перенасыщеного раствора.

В расплавном методе Бриджмена ростоваая амула имеет конус снизу (самая холодная зона) при градиенте температур по высоте ампулы 20-30С/см. Кристаллы, правда, получаются без огранки, но довольно крупные.

[dmq]

Еще встречал рекомендацию готовый раствор профильтровать на фильтре не больше 40ПОР что очевидно убирает нежелательные "микрозатравки"

[химик-философ]

Играет роль отношение энергии поверхностно натяжения кристалл-раствор к свободной энергии кристаллизации. Чем она больше, тем раствор более склонен к пересыщению. Это приведет при наличии кристаллообразующих поримесей в растворе или на станках сосуда к росту небольшого количества крупных кристаллов.

Если же эта энергия поверхностно натяжения много меньше свободной энергии крислаллизации, то такому веществу не нужны завтраки. Он сам себе создсат множество центров кристаллизации и в результате придется порошок кисталлов, порою нано размерных.

[pinkylee]

на другом примере - на дигидрофосфате калия я пытался вырастить "волшебное дерево", - задача прямо противоположная вашей - получить мелкие дендримеры, но подбирая системы столкнулся с тем, что самые крупные кристаллы (крупнее, чем из раствора чистого вещества) вырастали в системе с добавкой небольшого количества ПАВ, кроме того, применительно с поваренной соли нужно иметь ввиду, что "соль каменная"  загрязнена калием, магнием сульфатами, и другой мелочевкой, а соль "экстра" содержит в качестве антислеживателя желтую кровяную соль которая "мельчит" кристаллы.

[llinks]

на другом примере - на дигидрофосфате калия я пытался вырастить "волшебное дерево", - задача прямо противоположная вашей - получить мелкие дендримеры, но подбирая системы столкнулся с тем, что самые крупные кристаллы (крупнее, чем из раствора чистого вещества) вырастали в системе с добавкой небольшого количества ПАВ, кроме того, применительно с поваренной соли нужно иметь ввиду, что "соль каменная" загрязнена калием, магнием сульфатами, и другой мелочевкой, а соль "экстра" содержит в качестве антислеживателя желтую кровяную соль которая "мельчит" кристаллы.

да ладно, желтую кровяную прям ферроЦИАНИД в пищевую соль добавляют?

/насчет ПАВ - вполне разумно, экспериментировать надо.

Изменено 1 Сентября, 2015 в 13:13 пользователем llinks

[pinkylee]

да ладно, желтую кровяную прям ферроЦИАНИД в пищевую соль добавляют?

/насчет ПАВ - вполне разумно, экспериментировать надо.

около 0,01%, он низкотоксичен. на эту тему даже есть соответствующий топик на кемпорте. http://www.chemport.ru/forum/viewtopic.php?f=4&t=101186

Изменено 1 Сентября, 2015 в 13:27 пользователем pinkylee