Kristalleşme
Kristalleşme, atomların sıkıca bağlanmış veya bağlı gruplar oluşturmak için bir araya gelme şeklidir. Bir katıyı bir sıvıdan veya bazen bir gazdan ayırır. Kristalleşme bir eriyikten veya bir çözeltiden olabilir ve doğal veya yapay olabilir. Daha hızlı kristalleşme bazaltta olduğu gibi daha küçük boyutlu kristaller oluşturabilirken, daha yavaş kristalleşme granitte olduğu gibi daha büyük kristaller oluşturabilir.
Yapay kristalizasyon, homojen bir çözeltiden katı kristaller oluşturan bir tekniktir. Kristalleşmenin gerçekleşmesi için eldeki çözeltinin aşırı doymuş olması gerekir. Basitçe söylemek gerekirse, çözelti normal koşullar altında olduğundan daha fazla çözünen molekül içermelidir. Bu, çeşitli yöntemlerle sağlanabilir; çözücü buharlaştırma, soğutma, kimyasal reaksiyon, 'boğma' endüstriyel uygulamada en yaygın kullanılanlardır.
Her şeyi açıklığa kavuşturmak için basit bir örnek kullanabiliriz. İçine şeker kristalleri eklediğimiz bir kase su alalım. Daha fazla kristalin çözünemeyeceği bir aşamaya gelene kadar şeker eklemeye devam ederiz. Bu şekilde elde edilen çözelti doymuş bir çözeltidir. İlginçtir ki bu doymuş çözeltiyi ısıtarak daha fazla kristali çözebiliriz (istisnai durumlar olsa da çözünen maddelerin çözünürlüğü sıcaklık arttıkça artar). Sıcaklıktaki bu artış daha fazla şeker kristalinin çözünmesine neden olur (böylece aşırı doymuş bir çözelti oluşur), ancak çözeltinin sıcaklığının çevreyle dengeye ulaşmasına izin verildiğinde, çözünenin çözünürlüğü azalır (çünkü çözeltinin sıcaklığı düşmüştür) ve bu şekilde eklenen 'fazla' şeker kristalleşir. Bu süreç esasen en basit aşırı doyurma tekniklerini göstermektedir.
'Boğulma', çözeltiye katının çözünürlüğünü azaltan çözücü olmayan bir maddenin eklenmesidir. Alternatif olarak, katının çözücü içindeki çözünürlüğünü azaltmak için kimyasal reaksiyonlar da kullanılabilir, böylece aşırı doygunluğa doğru çalışılır.
Kristalleşme aşamalara ayrılabilir - birincil çekirdeklenme ilkidir. Yeni bir kristalin büyümesidir ve bu da ikincil çekirdeklenmeye neden olur - son aşama (kristallerin çıkarılması bir sorun değilse). İkincil çekirdeklenme, kristal büyümesini sürdürmek için mevcut kristallere ihtiyaç duyar. Şeker örneğimizde, 'fazla' şeker kristalleşerek daha fazla kristal oluşumuna yardımcı olduğunda bu tür çekirdekler elde etmiştik. İkincil çekirdeklenme kristalleşmenin ana aşamasıdır çünkü kristallerin 'seri üretimine' neden olan şey budur.
Kristalleşme sürecindeki kar.
Sorular ve Yanıtlar
S: Kristalleşme nedir?
C: Kristalleşme, atomların düzenli bir yapıda birbirine bağlanması ve kimyasal bağlar veya bağlı gruplar tarafından bir arada tutulmasıdır. Bir eriyikten, çözeltiden veya gazdan olabilir ve doğal veya yapay olabilir.
S: Kristalleşmenin iki ana adımı nedir?
C: Kristalleşmenin iki ana adımı çekirdeklenme ve kristal büyümesidir. Çekirdeklenme, aşırı soğutulmuş bir sıvıdan veya aşırı doymuş bir çözücüden kristal bir fazın ortaya çıkmasıdır, kristal büyümesi ise kristal haline yol açan parçacıkların boyutundaki artıştır.
S: Yapay kristalleşme nasıl çalışır?
C: Yapay kristalleşme, normal koşullarda olduğundan daha fazla çözünen molekülün bulunduğu aşırı doymuş bir çözelti oluşturarak çalışır. Bu, çözücünün buharlaştırılması, soğutma ve kimyasal reaksiyon gibi yöntemlerle sağlanabilir.
S: Birincil çekirdeklenme sırasında ne olur?
C: Birincil çekirdeklenme kristalleşmenin ilk aşamasıdır ve yeni kristallerin büyümesini içerir.
S: İkincil çekirdeklenme nasıl gerçekleşir?
C: İkincil çekirdeklenme, mevcut kristaller uzaklaştırma sorunu olmadığı için büyümeye devam ettiğinde meydana gelir. Ayrıca gerçekleşmesi için mevcut kristallere ihtiyaç duyar.
S: 'Boğulma' aşırı doygunlukla ilişkili olarak nasıl çalışır? C: 'Boğulma' çözeltiye çözücü olmayan bir madde eklenerek çözünürlüğünün azaltılmasını ve böylece çözünen moleküllerle aşırı doymuş hale gelmesini içerir.
