7.2. Процеси кристалізації

Процеси кристалізації супроводжуються індукційним періодом – часом від моменту змішування реагентів до появи видимого осаду. Відомо емпіричне рівняння, яке зв’язує індукційний період з початковою концентрацією реагентів:

Ti∙C0n = k, (7.3)

Де ti – індукційний момент; C0 – початкова концентрація відразу після змішування; n та k – емпіричні константи.

Тривалість індукційного періоду залежить від способу змішування реагентів, їх чистоти, ступеня перенасиченості і не залежить від методу спостереження. Критичний ступінь перенасиченості η визначається відношенням:

Η = aa-∙am+ / ПАМА ≈ [Aˉ]∙[M+] / ДРМА, (7.4)

Де ПАМА – добуток активностей.

Як відомо, при кристалізації в системі спочатку виникають дрібні частинки нової твердої фази – зародки, потім відбувається зростання кристалів. Згідно сучасної термодинамічної теорії утворення кристалічних зародків ізольована система абсолютно стійка (стабільна), якщо будь-яка кінцева зміна її стану (при сталості енергії) залишає незмінною (або зменшує) її ентропію. Система відносно стійка (метастабільна), якщо при деяких кінцевих змінах її стану ентропія зростає. Прикладом метастабільної системи є перенасичений розчин, ентропія якого зростає на кінцеве значення при кристалізації. В лабільній (різко перенасиченій) області відбувається спонтанне утворення зародків. В турбідиметрії необхідна агрегативна стійкість дисперсної системи. Під стійкістю дисперсної системи розуміють сталість її властивостей у часі, в першу чергу дисперсності і розподілу частинок по об’єму, стійкість до відокремлення розчину від осаду, до взаємодії між частинками.

В реальних умовах агрегативна стійкість системи визначається факторами термодинамічного (зміна ентропії) і кінетичного характеру (зіткнення частинок, дифузія, електростатична взаємодія, виникнення подвійного електричного шару на межі фаз і інш.). На практиці міжфазну взаємодію ліквідують введенням у вихідні розчини реагентів сильного електроліту, швидкість коагуляції знижують збільшенням в’язкості середовища.