Кристаллизация при изменении температуры в водных растворах

В этом методе пересыщение достигается путем непрерывного изменения температуры во всем объеме кристаллизатора. Для большинства веществ наблюдается прямопропорциональная зависимость от температуры.

Для того, чтобы вырастить кристалл из водных растворов нужно: взять термос, налить кипяток и создать пересыщенный раствор.

Банку не закрывать и поставить в холодильник.

Особое внимание уделяется движению раствора и кристалла. Динамические приемы выращивания кристаллов из растворов называются скоростные методы.

Известно, что монокристаллы растут по разному при различных движениях кристалла или раствора.

Впервые ученый Вульф сделал установки для выращивания, где поворачивался кристалл. Это ставило разные грани в равные условия.

Большое влияние на рост оказывает скорость выращивания. Очень важно поддерживать температуру постоянной.

Выращивание можно проводить в горячем растворе, можно подвешивать затравочный кристалл. Чем лучше изолирован термос, тем лучше кристалл растет.

Промышленное выращивание происходит путем вращения кристалла в растворе методами понижения температуры. Для сегнетовой соли имеется эмпирическая кривая растворимости, которая имеет параболический вид. При температуре 56 – 65 градусов цельсия получают насыщенный раствор: 3 части сегнетовой соли и 1 часть воды. Далее 5 – 6 часов отстаивают и отфильтровывают загрязненный кристаллизатор, помещают затравочный кристалл. Пересыщение можно получить путем испарения растворителя при постоянной температуре, а можно путем вдувания в кристаллизатор воздуха.

Кристаллизация при тепловой конвекции раствора

Пересыщение задается разностью температур между зонами растворения исходной шихты и зонами роста кристалла. В более нагретой зоне вещество растворяется и конвекционными потоками переносится в более холодные области. Там раствор становится пересыщенным и дает кристаллу рост. Обедненный раствор дает зону растворения.

Этим методом выращивают монокристаллы в водных растворах как при умеренных, так и при более высоких температуре и давлении.

Одной из разновидностей является метод, основанный на использовании постоянного пересыщения в питающем растворе засчет циркулирования всей массы раствора.

T2>T1

Кристаллизатор состоит из двух сосудов. Затраченное на рост кристалла количество вещества при протекании в сосуд А восполняется. Раствор приводится в движение с помощью мешалки. В настоящее время универсальным является гидротермальный метод.

Метод гравитации

1 – пробирка

2 – кристаллизатор

3 – вода

4 – паразитные кристаллы

5 – термостат

Гидротермальный метод

Исходные оксиды или готовый сложный оксид растворяют в водных растворах кислот или щелочей для реализации гидротермального метода. Выращивание проводят в автоклавах с защитными коррозионно-стойкими вкладышами, например, для ферритов при 375-725оС и давлении 1800-2000 атм. Из-за разницы температур в верхней и нижней зонах автоклава вверху выделяется кристалл. Скорость выращивания – от долей мм до нескольких мм в сутки. Выращиваемые монокристаллы обычно имеют высокое качество и характерную кристаллографическую огранку, т.к. растут в условиях более или менее близких к равновесным.

Схема автоклава для гидротермального синтеза:

1 - раствор,

2 - криcталл,

3 - печь,

4 - вещество для кристаллизации

(T1<T2).