WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica

2021-10-22T03:45:02Z

Bot: Automatski unos stranica

Nova stranica

[[datoteka:Snow crystallization in Akureyri 2005-02-26 19-03-37.jpeg|mini|desno|250px|Kristalizacija je nastajanje [[kristal]]a u kojem se osnovne [[čestica|čestice]] ([[atom]]i, [[ion]]i ili [[molekule]]) pravilno slažu u prostoru stvarajući [[kristalna rešetka|kristalnu rešetku]].]]

[[datoteka:Crystallized honey.jpg|mini|desno|250px|Kristalizacija [[med]]a.]]

[[datoteka:SnowflakesWilsonBentley.jpg|mini|desno|250px|Kristalizacija [[pahulja|snježne pahulje]] iz [[vodena para|vodene pare]] može se odviti na razne načine.]]

[[datoteka:Glockenbronze.jpg|mini|desno|250px|Mikrostruktura [[bronca|bronce]] koja pokazuje [[Dendrit|dendritička]] (u obliku jelke) kristalna zrna.]]

[[datoteka:1-cooling-crystallizer-schladen.JPG|mini|desno|250px|Kristalizator koji se koristi u [[Šećerana|proizvodnji kristala šećera]] iz [[šećerna repa|šećerne repe]].]]

'''Kristalizacija''' je nastajanje [[kristal]]a u kojem se osnovne [[čestica|čestice]] ([[atom]]i, [[ion]]i ili [[molekule]]) pravilno slažu u prostoru stvarajući [[kristalna rešetka|kristalnu rešetku]]. U prirodi kristali mogu nastati na različite načine: iz vodene i drugih [[otopina]] pri običnoj [[temperatura|temperaturi]] (na primjer kamena sol, [[gips]] i niz drugih [[soli]] iz mora ili jezera), iz vrućih otopina, [[Hidrotermalni izvori|hidrotermi]] (na primjer rudni minerali sulfidne skupine), iz [[silikati|silikatne]] taline, [[Magma|magme]], iz koje kristalizira glavnina takozvanih primarnih petrogenih minerala kao što su silikati, [[kremen]] i neki rudni [[minerali]], iz [[plin]]ovitoga stanja (na primjer [[Pahulja|snježne pahulje]] iz [[vodena para|vodene pare]], [[sumpor]] iz [[vulkan]]skih plinova), iz [[Krutine|čvrstoga stanja]] (na primjer starenjem ili zagrijavanjem nestabilnoga [[staklo|stakla]]), iz gustih [[agregat]]a katkad kod visokih temperatura, nižih od [[talište|tališta]], kada polako nastaju krupnijezrnati agregati (na primjer [[mramor]] iz gustoga [[vapnenac|vapnenca]], zrnate [[metamorfne stijene]] iz gustih [[Sedimenti|sedimenata]]).

Kristalizacija započinje kada se dosegne prezasićeno stanje, to jest kada [[koncentracija]] [[tvar]]i postane veća od ravnotežne, što se najčešće postiže hlađenjem otopine, taline, pare ili plina ili smanjenjem količine [[otapalo|otapala]] u otopini. Proces ovisi o fizikalnim i kemijskim svojstvima tvari, o sredini u kojoj kristal raste, o primjesama i temperaturi. Ako za kristalizaciju ima dovoljno prostora i ako ona teče polagano, bez primjesa koje bi otežavale rast kristala, oblikovat će se jedinični kristal (monokristal) kao pravilno geometrijsko tijelo. Ako nema uvjeta za nesmetanu kristalizaciju, mjesto jediničnih kristala razvit će se kristalni agregati, nakupine sitnih kristala koje kao cjelina nemaju pravilan oblik. Tako, na primjer, već prema uvjetima, tvari mogu kristalizirati u obliku iglica ([[visker]]i), razgranati se poput biljke ([[dendrit]]i) ili rasti u obliku tankih slojeva. Bez obzira na različitost oblika, unutarnja građa svakoga pojedinoga kristalnoga tijela zadržat će isti prostorni poredak osnovnih čestica kao i u idealnome jediničnome kristalu. Prirodne tvari, minerali, najčešće rastu u obliku agregata i drugih posebnih oblika, a rjeđe kao pravilni jedinični kristali. <ref> '''kristalizacija''', [http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=34006] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2016.</ref>

== Vrste kristalizacije ==
Razvojem instrumentalnih tehnika razvile su se i [[laboratorij]]ske i tvorničke metode za rast jediničnih kristala potrebnih u znanosti i tehnici, posebno u elektronici. Kristalizacijom iz [[taljenje|taline]] mogu se dobiti jedinični kristali mase i nekoliko kilograma. Prema metodi [[Jan Czochralski|J. Czochralskoga]] (poljski [[kemičar]], 1885. – 1953.), polirana kristalna ploha maloga kristalnoga zrna dodiruje talinu osnovnog materijala iz kojega treba dobiti jedinični kristal. Polaganim jednolikim podizanjem zrna, katkad brzinom manjom od 1 [[milimetar]] na [[sat]], postiže se kontinuirani rast jediničnoga kristala iste kristalne orijentacije kao i u početnome zrnu. Ta je metoda najpovoljnija za kristalizaciju većine [[metal]]a i [[slitina]] te za neke [[poluvodič]]ke materijale ([[germanij]], [[silicij]]).

Bridgmanova metoda ([[Percy Williams Bridgman]], američki fizičar, 1882. – 1961.) služi uglavnom za kristalizaciju tvari koje se rabe kao dvokomponentni i višekomponentni poluvodiči. Talina osnovnoga materijala spušta se polagano iz toplijeg u hladniji dio peći i pritom kristalizira. Temperatura toplijega dijela treba biti samo nekoliko stupnjeva viša od tališta materijala, a hladnijega dijela niža od tališta.

Verneuilovom metodom ([[Auguste Verneuil]], francuski kemičar, 1856. – 1913.) dodaje se fini prašak na rastaljenu površinu malog ishodnoga kristala, koji zatim raste u obliku stožastoga jediničnoga kristala. Metoda se primjenjuje za materijale visokih tališta kao što su [[ferit]]i, [[granati]] i umjetni [[rubin]]i. Za rast velikih kristala iz vodenih otopina služe posude sa zasićenom otopinom tvari koja kristalizira, uz dodatak malih kristalnih jezgara. Malom promjenom temperature, najčešće snižavanjem, povećava se prezasićenost otopine, pa kristalne jezgre kontrolirano rastu. Tako se mogu prirediti veliki monokristali tehnički važnih [[piroelektričnost|piroelektričnih]] i [[Piezoelektrični efekt|piezoelektričnih tvari]]. Posebno je važna kristalizacija [[silicijev dioksid|silicijeva dioksida]], to jest priređivanje umjetnih jediničnih kristala [[kremen]]a, iz alkalne vodene otopine u [[autoklav]]ima s temperaturnim gradijentom. U početku se polikristalni materijal nalazi u zasićenoj otopini u vrućem dijelu autoklava, a kristalne jezgre u njegovu hladnom dijelu, pa prenos materijala i rast kristala nastaje zbog temperaturne razlike. Najveća temperatura u autoklavu iznosi do 400 [[celzij|°C]], a [[tlak]] oko 100 M[[Pa]].

=== Nastanak kristalnog zrna metala ===
Kada se čisti [[metal]] ohladi ispod svoje kritične temperature topljenja ([[talište]]),stvaraju se mnogobrojne klice međusobnim vezivanjem sporokrećućih [[atom]]a ('''centri kristalizacije'''). Centrom kristalizacije naziva se grupa atoma koji formiraju najmanju česticu faze sposobnu dalje da raste. <ref> "Strojarski priručnik", Bojan Kraut, Tehnička knjiga Zagreb 2009.</ref>

Pojava prijelaza iz tekućeg u čvrsto stanje naziva se kristalizacija. Za razliku od [[Amorfna tvar|amorfnih tijela]], koja se postupno stvrdnjavaju tokom naglog [[hlađenje|hlađenja]], metali kristaliziraju pri konstantnoj [[temperatura|temperaturi]], koja se naziva '''kritična temperatura''' fazne pretvorbe. Opća teorija kristalizacije [[Tekućine|tekućina]] dopušta mogućnost jakog pothlađenja rastvora, pri kojem broj klica i brzina rasta kristala postaju jednaki nuli, tako da se tekućina zgusne, pretvarajući se u [[staklo|staklasti]] materijal, tj. ne podliježući kristalizaciji.

Oblik kristalnog zrna ovisi od stvarnim uslovima kristalizacije: [[brzina|brzine]] i smjera [[Prijenos topline|odvođenja topline]], postojanja nerastvorljivih čestica, stupnja podhlađenja, brzine pojave kristalizacije, strujanja [[otopine]] itd. Da bi kristal imao pravilan oblik potrebno je lagano [[hlađenje]], mali broj centara kristalizacije, neometan rast u svim pravcima itd. Kako se ovo veoma rijetko ostvaruje, kristal obično ima nepravilan oblik i ravni kristala rastu nejednakim brzinama. Odvođenje topline pri hlađenju se odvija kroz [[Krutine|čvrstu]] i [[Tekućine|tekuću]] (talina) fazu. Kako odvođenje topline nije jednako u svim pravcima, rast kristala će biti brži na onim graničnim površinama koje imaju nižu temperaturu od temperature tekuće faze. Na brzinu rasta kristala utiču i primjese. Najme, one se mogu apsorbirati na površini određenih ravnina i usporiti njihov rast izazivajući nepravilan oblik kristala. Posljedica svega ovoga je da se iz centra kristalizacije razvijaju u pravcima najbržeg rasta grane kristala. Iz njih se također razvijaju nove grane pod određenim uglom. Ovakav rast kristala naziva se [[dendrit]]ski, a kristali dendriti. <ref> [http://www.simet.unizg.hr/nastava/predavanja/Fizikalna%20metalurgija%20I.pdf/view] "Fizikalna metalurgija I", dr.sc. Tanja Matković, dr.sc. Prosper Matković, www.simet.unizg.hr, 2011.</ref>

== Primjena ==
U kemijskoj procesnoj industriji kristalizacija je toplinski separacijski proces u kojem se čvrsta [[Termodinamička faza|faza]] hlađenjem izdvaja iz [[Tekućine|kapljevite]] ili [[para|parovite]] faze, ili iz taline. U praksi je najčešća kristalizacija iz kapljevite faze, iz otopine. Zbog toga se industrijska kristalizacija provodi u kristalizatorima, a to su isparivači s uređajima za skupljanje i izdvajanje izlučenih kristala, ili su to velike posude u kojima se otopina miješa i zrakom ili vodom hladi. Dobiveni sirovi kristali izdvajaju se iz otopine [[Taloženje|taloženjem]], [[Filtracija|filtracijom]] ili [[Centrifugalna i centripetalna sila|centrifugiranjem]], ispiru se otapalom i suše. Veličina, oblik i čistoća kristala ovise o uvjetima provedbe procesa (temperatura, tlak, stupanj prezasićenja, brzina [[hlađenje|hlađenja]]).

==Izvori==
{{izvori}}

[[Kategorija:Kristalografija]]
[[Kategorija:Agregatna stanja]]
[[Kategorija:Otopine]]

Kristalizacija - Povijest promjena

WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica