7.1 Физико-химические основы процесса кристаллизации

Кристаллизацией из раствора называется процесс выделения твердой фазы в виде кристаллов из раствора. Кристаллизация из растворов основана на изменении растворимости твердых веществ.

Кристаллизацией из раствора называется процесс выделения твердой фазы при затвердевании веществ, находящихся в расплав ленном состоянии.

Под растворимостью понимается содержание растворенного вещества в растворе при состоянии насыщения, которое зависит от свойства растворенного вещества и растворителя, температуры, а также от наличия примесей. Для большинства твердых веществ растворимость увеличивается с повышением температуры.

Раствор, содержащий максимальное количество растворенного вещества в данном количеств растворителя при определенной температуре, называется насыщенным.

Если раствор содержит большее количество растворенного вещества, то он является перенасыщенным.

Если же раствор содержит меньшее количество растворенного вещества, то он является ненасыщенным.

Перенасыщенный раствор содержит избыточное количество растворенного вещества, превышающее растворимость при данной температуре. Такой раствор неустойчив, из него выделяется избыточное количество растворенного вещества в виде кристаллов. После выделения кристаллов раствор становится насыщенным. Этот насыщенный раствор , полученный в результате выделения кристаллов, называется маточным раствором или маточником.

Пересыщенное состояние раствора может быть достигнуто следующими способами:

- концентрированием раствора за счет удаления части растворителя при кипении или испарении;

- уменьшением растворимости при охлаждении раствора;

- добавлением в раствор веществ, связывающих растворитель или уменьшающих растворимость.

Состояние раствора характеризуется коэффициентом пресыщения П:

,

где С и С0 - молярные концентрации данного и насыщенного растворов в кмоль/м3.