Процесс - образование - центр - кристаллизация
Cтраница 4
Образование центров кристаллизации происходит в пересыщенном растворе; возникающие мельчайшие частицы способны расти и превращаться в крупные. Этот процесс имеет жизненно важное значение для многих аспектов таких наук, как метеорология, физиология, металлургия и химия; в аналитической химии понимание этого процесса особенно важно. Контролируя процесс образования центров кристаллизации, химик-аналитик в какой-то степени может управлять физическими свойствами образующихся осадков и даже их химическим составом. Вопрос о том, как именно происходит образование центров кристаллизации, необычайно труден для экспериментального изучения [1-7], поэтому возникает множество умозрительных заключений, дискуссий, интерпретирующих гипотез - типичная ситуация, обусловленная скудостью надежных экспериментальных данных. [46]
В ее основу положено представление Гиббса о скачкообразном росте кристаллов в отличие от роста изотропных капель. По мнению авторов, процесс образования центра кристаллизации проходит три ступени. [47]
При решении о пригодности той или иной реакции осаждения для проведения анализа необходимо учитывать ряд факторов; одним из них является, естественно, растворимость, другие - это физические свойства а также химическая чистота и устойчивость. На физические свойства осадка оказывает влияние способ осаждения, а также специфические характеристики осаждаемого соединения. Говоря точнее, на свойства осадков влияют процессы образования центров кристаллизации, роста кристаллов и старения. Именно этим вопросам и посвящена данная глава; кроме того, в ней рассматриваются свойства коллоидных систем. [48]
Но при значительном повышении температуры нарушается агрегирование частиц, а также ухудшаются условия абсорбции аммиака. Поэтому обычно ее поддерживают в пределах 12 - 22 С. Перемешивание раствора играет положительную роль в начале процесса образования центров кристаллизации, повышая скорость их появления. Но к началу образования хлопьев его следует прекращать, иначе агрегаты будут разрушаться. [49]
Идея Винблата и Джостейна о ингибированном росте основана на их наблюдениях за образованием кристаллитов платины на плоской поверхности оксида алюминия. Поэтому высказано предположение, что рост кристаллитов ингибируется процессом образования центров кристаллизации для каждого нового слоя атомов, добавляемых к частице. [50]
 |
Схематическое изображение роста кристаллов за счет винтовой дислокации. [51] |
Еще в 1878 г. Гиббс [41] предположил, что рост кристалла происходит посредством образования на кристаллической грани центров кристаллизации в виде однослойных островков, которые затем быстро растут до границ грани. Фольмер [42], Коссель [43] и Странский [44] вывели теоретические уравнения для скорости роста, исходя из двумерного механизма образования центров кристаллизации. Для такого образования центров кристаллизации необходимо наличие критической степени пересыщения; процесс образования центров кристаллизации при этом повторяется для каждого нового слоя кристаллов. Следовательно, такой механизм роста кристаллов имеет место лишь в том случае, когда концентрация превысит некоторый определенный критический уровень пересыщения, при низких значениях пересыщения он невозможен. Если механизмом роста было двумерное образование центров кристаллизации, то при таком пересыщении рост происходил бы только за счет атомов, попадающих на плоскую поверхность в соответствующее положение благодаря термическому возбуждению, и скорость роста должна быть в Ю1000 ниже [46], чем наблюдаемая в действительности. Как было показано, при низких значениях пересыщения рост может происходить за счет винтовой дислокации. [52]
 |
Зависимость длительности индукционных периодов от пересыщения для кристаллизации азотнокислого бария при 0, рассчитанная по уравнению ( 29. [53] |
Причина такого влияния заключается в природе самого процесса. Перемешивание способствует подаче кристаллизующегося вещества к дозародышам. Кроме того, с перемешиванием непосредственно связано обогащение раствора твердыми частицами, катализирующими процесс образования центров кристаллизации. Их появление обусловлено отрывом частиц от поверхности стенок кристаллизатора и поверхности мешалки, а также взмучиванием со дна кристаллизатора. [54]
Гиббса и получившей дальнейшее развитие в трудах Я. И. Френкеля, известно, что большинство процессов, протекающих в реальных системах, совершается по гетерогенной кинетике. Указанное положение применимо в полной мере к процессам пузырькового газовыделения ( дегазация жидкого металла) и к процессам образования центров кристаллизации в затвердевающем расплаве. Другими словами, в обоих перечисленных выше случаях маловероятно гомогенное образование зародышей газовых пузырьков в пересыщенном газом расплаве и зародышей кристаллов в переохлажденном расплаве. [55]
 |
Осциллограмма акустического сигнала в обрабатываемой воде. Т - полный период колебаний. [56] |
Накипеобразование представляет собой весьма сложный процесс кристаллизации, зависящий от многочисленных физико-химических и тепломеханических факторов. Не вдаваясь в подробное рассмотрение механизма этого процесса, необходимо отметить, что одно из важных условий накипеобразования - это пересыщенное состояние раствора, являющееся следствием тепловых npo-i цессов. Вторым, не менее важным условием накипеобразования является образование центров кристаллизации как непосредственно на поверхности теплопередающих элементов, так и в массе воды. Процесс образования центров кристаллизации легче всего протекает в пристенном слое не только за счет влияния поверхности, но и вследствие большей концентрации солей, которая здесь достигается раньше, чем в любых других местах тепло-агрегата, под влиянием более интенсивного парообразования. [57]
В отличие от сульфата бария, хлорид серебра быстро осаждается даже при небольшом пересыщении растворов. Дэйвис и Джонс17 нашли нижний предел пересыщения, ниже которого образования центров кристаллизации, по-видимому, вообще не происходит. Однако применение экстраполяции вызывает сомнения, так как скорость изменения электропроводности связана скорее с ростом кристаллов, а не с процессом образования центров кристаллизации. [58]
В соответствии с законами термодинамики при температуре выше температуры плавления центры кристаллизации не могут находиться в равновесии, а свободная энергия AF активации образования этих центров бесконечно велика. При температуре ниже температуры плавления она уменьшается с понижением температуры. Свободная энергия q активации диффузии и вязкости в стекле относительно велика даже при высокой температуре и увеличивается с ее уменьшением. Отсюда согласно Стуки [119] следует, что / будет равна нулю и спонтанная кристаллизация не начнется, если сумма свободных энергий активации процессов образования центров кристаллизации и диффузии кристаллизующихся частиц в стекло стремится к бесконечности, что практически и имеет место для большинства стекол. При температуре ликвидуса / 0, так как AFoo, а при низких температурах / приближается к нулю из-за высокой вязкости стекла и большого значения свободной энергии q активации диффузии. [59]
Страницы: 1 2 3 4