Cristalización

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Cristalización (del griego κρύσταλλος , originalmente - hielo , luego - cristal de roca , cristal) - el proceso de formación de cristales a partir de gases , soluciones , fundidos o vidrios . También se denomina cristalización a la formación de cristales con una estructura dada a partir de cristales de una estructura diferente ( transformaciones polimórficas ) o al proceso de transición de un estado líquido a un estado sólido cristalino [1] . Gracias a la cristalización, se produce la formación de minerales y hielo, esmalte dental y huesos de los organismos vivos. El crecimiento simultáneo de un gran número de pequeños cristales ( cristalización en masa ) se utiliza en la metalurgia y otras industrias [2] . En la industria química, la cristalización se utiliza para obtener sustancias en estado puro.

1. El proceso de cristalización comienza solo después de que el líquido se enfría a cierta temperatura.
2. Durante la cristalización, la temperatura no cambia.
3. La temperatura de cristalización es igual a la temperatura de fusión.

Cuando se forman cristales, se produce una transición de fase , es decir, el paso de una sustancia de una fase termodinámica a otra. La formación de cristales a partir de gases, soluciones, fundidos o vidrios es una transición de fase de primer orden , y la cristalización durante las transformaciones polimórficas puede ser una transición de fase de segundo orden [2] .

La cristalización comienza cuando se alcanza una cierta condición límite, por ejemplo, sobreenfriamiento de líquido o sobresaturación de vapor , cuando muchos cristales pequeños aparecen casi instantáneamente: centros de cristalización . Los cristales crecen uniendo átomos o moléculas de un líquido o vapor. El crecimiento de las caras del cristal ocurre capa por capa, los bordes de las capas atómicas incompletas (pasos) se mueven a lo largo de la cara durante el crecimiento. La dependencia de la tasa de crecimiento de las condiciones de cristalización conduce a una variedad de formas de crecimiento de cristales (poliédricas, laminares, aciculares, esqueléticas, dendríticas y otras formas, estructuras de lápiz, etc.). En el proceso de cristalización, inevitablemente surgen varios defectos .

El número de centros de cristalización y la tasa de crecimiento se ven significativamente afectados por el grado de sobreenfriamiento.

El grado de sobreenfriamiento es el nivel de enfriamiento de un metal líquido por debajo de la temperatura de su transición a una modificación cristalina (sólida). El subenfriamiento es necesario para compensar la energía del calor latente de cristalización. La cristalización primaria es la formación de cristales en metales (aleaciones y líquidos) durante la transición de un estado líquido a un estado sólido.

Crecimiento de cristales industriales

En la industria, el crecimiento de monocristales se lleva a cabo mediante los siguientes métodos:

• Método de Czochralski : utilizando un cristal semilla que toca la superficie de un metal en fase líquida, los átomos tocan el cristal semilla, pierden energía y se congelan, lo que conduce al crecimiento del cristal [3] .
• Método de Bridgman : el metal se coloca en un crisol con un fondo puntiagudo y se pasa lentamente a través del horno; en este proceso, la nucleación comienza en la base del extremo afilado y el crecimiento de un solo cristal se acompaña de una disminución gradual de la temperatura. en la zona de cristalización [3] .
• Método de fusión por zonas : la zona fundida se mueve de un extremo de la varilla al otro [3] .

Notas

1. ↑ Kushner VS Ciencia de los materiales . - Omsk: OmGTU, 2008. - S. 22. - 232 p.
2. ↑ 1 2 Chernov A. A. Cristalización // Enciclopedia física / Cap. edición A. M. Projorov . - M .: Enciclopedia soviética , 1990. - T. 2. - S. 496-502. - 704 pág. — 100.000 copias.  — ISBN 5-85270-061-4 .
3. ↑ 1 2 3 Honeycombe R. Deformación plástica de metales. — Ripol Clásico. - 1979. - ISBN 5458282574 .

Literatura

• ed. I. L. Knunyants. Cristalización // Enciclopedia química. - Enciclopedia soviética . - M. , 1988. (Ruso)

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Estados termodinámicos de la materia
Estados de fase	Estado de agregación Equilibrio de fase Regla de fase diagrama de fases Ecuación de estado Sólido cristales monocristal policristalino Cristalita mesofase Cuerpos amorfos estado vítreo Cristal liquido nemático esméctico colestérico Fase columnar mesógeno Membrana Líquido Fluido ideal Estado metaestable líquido sobrecalentado liquido sobreenfriado líquido estirado Fusión de un reactor fluido supercrítico Gas Gas ideal gasolina de verdad Vapor Vapor saturado vapor supercalentado vapor sobresaturado Plasma electromagnético Plasma de quarks-gluones Glazma Baja temperatura condensado bose condensado fermiónico gas cuántico gas bose gas fermi gas degenerado líquido cuántico liquido bose liquido fermi sólido superfluido Fenómenos superfluidez Superconductividad Otro asunto extraño molécula fotónica condensado de vidrio de color
Transiciones de fase	primer tipo Fusión / Cristalización Temperatura de fusión Sublimación / Desublimación Ionización / Recombinación Condensación / Evaporación Hirviendo vaporización Temperatura de ebullición Punto crítico triple punto Calor de transición de fase transformación martensítica eutéctico Mezcla azeotrópica segundo tipo Fenómenos críticos punto de curiosidad punto de neel en fenómenos eléctricos ferroeléctrico Antiferroeléctrico en fenómenos magnéticos ferroimanes Paraimanes Antiferroimanes cuántico punto lambda
Sistemas dispersos	Geles aerogel Soluciones sistemas coloidales grueso coloidal libremente dispersado Sol Lata de aerosol Fumar Polvo Niebla neblina Suspensión Emulsión
ver también	Condiciones normales y estándar Estadísticas de Fermi-Dirac Estadísticas de Bose-Einstein