Естественные науки

Как происходит кристаллизация ???

Объясните пожалуйста на пальцах, почему кристалл начинает расти на затравке?? ? Что заставляет ионы или атомы "прилипать" на поверхность твёрдого вещества?? ? В частности в случае пересыщенного раствора...
*am@ni* *gold*
*am@ni* *gold*
12
Кинетика кристаллизации в случае с растворами определяется скоростями образования центров кристаллизации и роста непосредственно кристалла в результате адсорбции.

1. Образование центров кристаллизации.
За счет тепловых флуктуаций замкнутой системы возникает энергия для образования центра кристаллизации. Центром кристаллизации может быть, например, система из нескольких молекул, после "соударения" связанных интенсивным межмолекулярным взаимодействием. Вероятность образования центра кристаллизации в таком случае растет с понижением температуры системы и определяется формулой Больцмана. Но нужно также учесть, что при понижении температуры скорость диффузии падает. Тогда экстремум функции вероятности кристаллообразования будет определяться следующим соотношением:
16*П*σ³*(3 - To/T) = Θ(To/T - 1),
где Θ - энергия активации диффузии, σ - поверхностное натяжение.
Чтобы кристалл начал расти, размер центра кристаллизации должен быть большим
R = 2*σ*To/q*(To - T),
где q - энергия, выделяемая при кристаллизации. Естественно, при переохлаждении величина этого критического размера уменьшается.

2. Образование кристаллов.
При определенных факторах электростатическое поле адсорбционной поверхности остается нескомпенсированным, и это электростатическое взаимодействие приводит к "прилипанию" атомов к поверхности. При этом адсорбция может быть специфичной (межмолекулярные силы - индукционные или ориентационные; образование поверхностных водородных и ковалентных связей) или неспецифичной (дисперсионные межмолекулярные силы) . Так происходит образование новой фазы - кристаллизация. Кристаллизация вещества сопровождается выделением энергии, то есть, свободная энергия системы уменьшается.
В зависимости от того, гладкая ли поверхность адсорбции или шероховатая на атомном уровне, рост кристалла может быть послойным (из-за того, что "изломов", трехмерных углов, появляющихся при тепловых флуктуациях краев незавершенных атомных плоскостей при кристаллизации, мало) или нормальным ("изломов" много, что дает возможность роста вдоль нормали практически в любой точке) .

3. Теперь - по поводу вашего случая. Увеличение концентрации растворенного вещества (перенасыщение) в большинстве случаев приводит сначала к метастабильному состоянию системы, а затем - к пределу метастабильности, что обусловит самопроизвольное образование твердой фазы по механизму, описанному в предыдущих пунктах.
АМ
Андрей Мельников
3 059
Лучший ответ

Похожие вопросы