کریستالیزاسیون چیست؟
کریستالیزاسیون نوعی فرایند طبیعی یا مصنوعی است که در آن یک کریستال ایجاد می شود. منظور از کریستال ساختاری منظم است که در ان اتم ها و مولکول ها با نظم بسیار بالایی در کنار یکدیگر قرار گرفته اند. پارامتر های مهمی همچون غلظت، دما قطبیت و استحکام یونی در تولید کریستال ها تاثیر گذار هستند. انواع مختلفی از کریستالیزاسیون وجود دارد. در این مقاله به صورت خلاصه کریستالیزاسیون و مراحل آن را معرفی می کنیم و به بیان تعدادی از موارد عینی آن در طبیعت می پردازیم.
تعریف کریستالیزاسیون
این فرایند نوعی انجماد است. کریستالیزاسیون طی دو مرحله اصلی اتفاق می افتد. مرحله اول جوانی زنی نام دارد. در این مرحله ابتدا یک نطفه از فاز مایع که در حال خنک شدن است ایجاد می شود. هرچه دمای سرد شدن کاهش یابد میزان نطفه ها افزایش پیدا می کند مرحله دوم رشد است. قطعا مشخص است که همه نطفه ها تبدیل به دانه نمی شوند. در مرحله رشد، نطفه هایی که شرایط لازم و ضروری را داشته باشند بزرگ می شوند. این در حالی است که نطفه های فاقد شرایط دوباره تبدیل به فاز مایع می شود. در مرحله رشد است که ساختار نظم کریستالی خاص خود را پیدا می کند. از شرایط لازم برای رشد نطفه ها می توان به دما، شعاع نطفه و سرعت انجام استحاله اشاره کرد. رشد کریستال ها به خواص ترمودینامیکی آنها مربوط می شود. کریستال ها از رسوب محلول ها، فریز کردن آنها یا حتی رسوب دهی با استفاده از روش های گازی بدست می آیند. برخی از نمونه هایی که در طبیعت و جهان امروز یافت می شوند عبارتند از:
- تولید استلاگمیت و استلاکتیک در معادن
- تولید سنگ های معدنی همچون گچ و آهک
- تولید برف مصنوعی
- تولید نبات و رشد بلور آن از محلول آب قند
کریستالیزاسیون در چه موادی اتفاق می افتد؟
اکثر مواد معدنی و مولکول های آلی مستعد کریستالیزاسیون هستند. محصول حاصل از این پدیده بسیار با کیفیت است و در واقع عیوب چندانی در آن مشاهده می شود. با این حال، امکان کریستالیزاسیون مواد بیو مولکول مانند پروتئین ها کمی دشوار است. با استفاده از نیروی پیوند بین مولکولی، میان ذره ای و بین اتمی این پدیده اتفاق می افتد. کریستالیزاسیون به نوبه خود نوعی روش جدایش مایع از جامد نیز به حساب می آید. در واقع مولکول ها از بخش غنی در فاز مایع به بخش فقیر در فاز جامد جابه جا می شوند و تمایل دارند تا پایدار شوند و به نظم برسند. ساختار هایی متنوع کریستالی نیز بر همین اساس در مواد مختلف ایجاد می شوند که هر یک ویژگی های خاص خود را دارا هستند.