Kristallisatie Definitie

Kristallisatie is het stollen van atomen of moleculen in een zeer gestructureerde vorm die een kristal wordt genoemd. Gewoonlijk verwijst dit naar de langzame neerslag van kristallen uit een oplossing van een stof. Kristallen kunnen zich echter vormen uit een zuivere smelt of rechtstreeks uit afzetting uit de gasfase. Kristallisatie kan ook verwijzen naar de scheiding van vaste stof en vloeistof en zuiveringstechniek waarbij massaoverdracht plaatsvindt van de vloeibare oplossing naar een zuivere vaste kristallijne fase.

Hoewel kristallisatie kan optreden tijdens neerslag, zijn de twee termen niet uitwisselbaar. Neerslag verwijst eenvoudigweg naar de vorming van een onoplosbare (vaste stof) uit een chemische reactie. Een neerslag kan amorf of kristallijn zijn.

Het kristallisatieproces

Er moeten twee gebeurtenissen plaatsvinden om kristallisatie te laten plaatsvinden. Ten eerste clusteren atomen of moleculen op microscopische schaal samen in een proces dat wordt genoemd nucleatie. Als de clusters stabiel en voldoende groot worden, kristalgroei kan gebeuren. Atomen en verbindingen kunnen in het algemeen meer dan één kristalstructuur (polymorfisme) vormen. De rangschikking van deeltjes wordt bepaald tijdens de kristallisatiestap. Dit kan worden beïnvloed door meerdere factoren, waaronder temperatuur, de concentratie van de deeltjes, druk en de zuiverheid van het materiaal.

In een oplossing in de kristalgroeifase wordt een evenwicht tot stand gebracht waarin opgeloste deeltjes weer oplossen in de oplossing en neerslaan als een vaste stof. Als de oplossing oververzadigd is, leidt dit tot kristallisatie omdat het oplosmiddel het voortdurende oplossen niet kan ondersteunen. Soms is het hebben van een oververzadigde oplossing onvoldoende om kristallisatie te induceren. Het kan nodig zijn om een ​​entkristal of een ruw oppervlak te verschaffen om kiemvorming en groei te starten.

Voorbeelden van kristallisatie

Een materiaal kan natuurlijk of kunstmatig en snel of over geologische tijdschalen kristalliseren. Voorbeelden van natuurlijke kristallisatie zijn onder meer:

• Sneeuwvlok formatie
• Kristallisatie van honing in een pot
• Stalactiet en stalagmietvorming
• Edelsteen kristalafzetting

Voorbeelden van kunstmatige kristallisatie zijn onder meer:

• Groeiende suikerkristallen in een pot
• Productie van synthetische edelstenen

Kristallisatiemethoden

Er zijn veel methoden om een ​​stof te kristalliseren. Deze hangen in grote mate af van of het uitgangsmateriaal een ionische verbinding (bijvoorbeeld zout), covalente verbinding (bijvoorbeeld suiker of menthol) of een metaal (bijvoorbeeld zilver of staal) is. Manieren om kristallen te laten groeien zijn onder meer:

• Een oplossing koelen of smelten
• Verdampend oplosmiddel
• Toevoegen van een tweede oplosmiddel om de oplosbaarheid van de opgeloste stof te verminderen
• sublimering
• Gelaagde lagen
• Nog een kation of anion toevoegen

De meest gebruikelijke werkwijze is het oplossen van de opgeloste stof in een oplosmiddel waarin het ten minste gedeeltelijk oplosbaar is. Vaak wordt de temperatuur van de oplossing verhoogd om de oplosbaarheid te verhogen, zodat de maximale hoeveelheid opgeloste stof in oplossing gaat. Vervolgens wordt het warme of warme mengsel gefilterd om onopgelost materiaal of onzuiverheden te verwijderen. De resterende oplossing (het filtraat) laat men langzaam afkoelen om kristallisatie te induceren. De kristallen kunnen uit de oplossing worden verwijderd en worden toegestaan ​​te drogen of anders worden gewassen met behulp van een oplosmiddel waarin ze onoplosbaar zijn. Als het proces wordt herhaald om de zuiverheid van het monster te verhogen, wordt dit herkristallisatie genoemd.

De afkoelsnelheid van de oplossing en de hoeveelheid verdamping van het oplosmiddel kunnen de grootte en vorm van de resulterende kristallen sterk beïnvloeden. Over het algemeen is langzamer beter: koel de oplossing langzaam af en minimaliseer verdamping.