Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 19. 12 maj 1951 - Kristallisation — en alltmer kontrollerbar process, av SHl
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has been proofread at least once.
(diff)
(history)
Denna sida har korrekturlästs minst en gång.
(skillnad)
(historik)
12 maj 1951
395
Kristallisation — en alltmer
kontrollerbar process
548.5
Med kristallisation menas vanligen utfällning av fasta
ämnen ur lösning, men vätskors stelnande är ett likartat
fenomen. Definitionen kan därför utsträckas, så att den
omfattar även denna process, som dock icke skall
diskuteras i detta sammanhang. Kristallisation är av mycket
större industriell betydelse, än vad som framgår av det
utrymme, man brukar ägna den i textböcker. Det är
nämligen svårt att ange någon industri, som icke antingen
tillverkar eller använder fasta kroppar i kristalliserad form.
Ett salts utfällning ur dess lösning är ett komplicerat
fenomen, då den oftast innebär samtidigt skeende diffusion,
bildning av kristallisationskärnor och tillväxt av kristaller.
Det har därför ännu icke blivit möjligt att exakt
bestämma hastigheten för någon av dessa processer.
Konstruktionen av apparatur för kristallisation har därför måst ske
empiriskt, varigenom publikationer och teorier om denna
process huvudsakligen kommer från apparatfirmor och
framför allt åsyftar att övertyga läsaren om deras egna
konstruktioners förträfflighet.
Lösningars kristallisation
För att kristaller skall bildas i en lösning, måste denna
först och främst vara övermättad, dvs. den skall innehålla
större mängd löst ämne, än som vid rådande temperatur
motsvarar termodynamisk jämvikt. Denna kan anges med
en löslighetskurva (fig. 1), som visar relationen mellan
temperatur och koncentration hos en lösning i jämvikt
med fast fas. Tryckets inverkan på ett ämnes löslighet är
nämligen i allmänhet så liten, att den kan försummas. Man
har kunnat visa, att lösningens koncentration måste
överstiga jämviktskoncentrationen med ett visst belopp, för att
kristaller skall bildas i en lösning, som ej innehåller fast
fas. Man kan därför dra en övermättningskurva, som
anger lösningens högsta koncentration utan spontan
kristallbildning (jfr Tekn. T. 1949 s. 740).
När nya kristaller bildas, måste de börja som mycket små
anhopningar av joner eller molekyler. De brukar kallas
kristallisationskärnor. Man antar, att dessa icke slår sig
samman till kristaller vid koncentrationer under
övermätt-ningskurvan, men kristallisation kan dock åstadkommas
genom att till lösningen sätta kristaller av det lösta ämnet.
Dessa, som kallas ympkristaller, växer i storlek, om
lösningens koncentration ligger över löslighetskurvan.
Vid diskussion av kristallers tillväxt måste man fästa
uppmärksamheten på en enda kristall i en kristalliserande
lösning. För att denna skall växa, måste diffusion i riktning
mot kristallytorna ske, när koncentrationen i lösningen
närmast dem faller. Lösningens huvudmassa måste därför
vara övermättad. Vid många heterogena reaktioner är
diffusionen den enda hastighetsbestämmande faktorn, men så
tycks ej vara fallet vid kristallisation, ty olika kristallytor
skulle då icke kunna växa olika fort, vilket är nödvändigt,
för att kristallerna skall behålla sin polyederform under
tillväxten. Förhållandet, att de får skarpa kanter och plana
ytor och att dessa växer olika fort, synes visa, att starka,
orienterande krafter påverkar lösningens partiklar invid
kristallytorna och därmed kristalltillväxter. Att diffusionen
spelar en viss roll framgår av fig. 2, som visar, att
materialbristen, där de båda kaliumnitratkristallerna korsar
varandra, icke avhjälpts tillräckligt fort genom diffusion.
Det har visats, att enstaka kristallisationskärnor har svaga
attraktionsfält men små kristaller starka sådana. Massor
av kärnor och kärnanhopningar (fig. 3 t.v.) attraheras till
och bygger på kristallerna (t.h.). Man tror, att de förra vid
spontan kristallisation först kombineras till små kristaller,
som sedan växer genom att attrahera nya kärnor. Varje
slag av kristall tycks ha sin egen bestämda
tillväxthastighet, som på något sätt beror av attraktionskrafterna vid
varje kristallyta. Man har också iakttagit, att ju mer
nålformade kristallerna är, desto starkare är
attraktionskrafterna, och att två korslagda kristaller tycks försvaga
varandras attraktionsfält. Effekten i fig. 2 beror sannolikt i
första hand härpå, och diffusionshastigheten har minskats
genom kraftfältens försvagning.
Så snart en lösnings koncentration överstiger den av
löslighetskurvan angivna, bildas alltså kristallisationskärnor.
Är ympkristaller närvarande, utfälls de på dessa. Om
lösningen är tillräckligt övermättad, hinner alla kärnor icke
vandra till ympkristallerna utan en del av dem rör sig fritt
i lösningen. Stegras koncentrationen så mycket, att den
ligger ovan övermättningskurvan, kan dessa fria kärnor
slå sig samman till nya kristaller. Om lösningen emellertid
redan är i beröring med så många kristaller, att dessa
hinner attrahera kärnorna, allteftersom de bildas, ökar antalet
kristaller icke, även om lösningens koncentration hålles
något ovan övermättningskurvan.
Kontroll av lösningars kristallisation
Man kan uppnå övermättning av en lösning genom
kylning, avdunstning av lösningsmedlet, adiabatisk indunst-
Fig. 1. Löslighetskurvor
Fig. 2. Rubbningar i
tillväxten av två korsade
kristaller av kaliumnitrat’.
Fig. 3. Anhopning av
kristallisationskärnor i
ka-liumkloridkristallers
attraktionsfälts.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
