Кристализација је очвршћавање атома или молекула у високо структуираном облику који се назива а Кристал. Обично се то односи на споро падавине кристала из раствора неке супстанце. Међутим, кристали се могу формирати из чисте талине или директно из таложења из гасне фазе. Кристализација се такође може односити на технику раздвајања и пречишћавања чврста течност у којој долази до преноса масе из течног раствора у чисту чврсту кристалну фазу.
Иако се може догодити кристализација током падавина, два термина нису заменљива. Преципитација се једноставно односи на стварање нерастворљивог (чврстих материја) из хемијске реакције. Талог може бити аморфан или кристални.
Процес кристализације
За кристализацију се морају догодити два догађаја. Прво, атоми или молекули се удружују на микроскопској скали у процесу званом нуклеација. Затим, ако кластери постану стабилни и довољно велики, раст кристала може се десити.
Атоми и једињења могу генерално формирати више од једне кристалне структуре (полиморфизам). Распоред честица се одређује током нуклеационе фазе кристализације. На то могу утицати више фактора, укључујући температуру, концентрацију честица, притисак и чистоћу материјала.
У раствору у фази раста кристала успоставља се равнотежа у којој се честице растворених раствора враћају назад у раствор и таложе као чврста супстанца. Ако је раствор пренасићен, то покреће кристализацију, јер растварач не може да подржи даље растварање. Понекад је засићен раствор недовољан да индукује кристализацију. Можда ће бити потребно доставити семенски кристал или грубу површину за започињање нуклеације и раста.
Примери кристализације
Материјал може кристализирати било природно или вештачки, било брзо, било током геолошких временских размака. Примери природне кристализације укључују:
- Формирање снежинке
- Кристализација меда у тегли
- Формирање сталактита и сталагмита
- Таложење кристала драгог камења
Примери вештачке кристализације укључују:
- Расте кристали шећера у теглу
- Израда синтетичких драгуља
Методе кристализације
Много је метода које се користе за кристализацију неке твари. Они у великој мери зависе од тога да ли је полазни материјал јонско једињење (нпр. Со), ковалентно једињење (нпр. Шећер или ментол) или метал (нпр. Сребро или челик). Начини раста кристала укључују:
- Хлађење раствора или талине
- Испаравање растварача
- Додавање другог растварача да би се смањила растворљивост раствора
- Сублимација
- Слојеви растварача
- Додавање катиона или аниона
Најчешћи поступак кристализације је растварање раствора у растварачу у којем је бар делимично растворљив. Често се температура раствора повећава да би се повећала растворљивост, па максимална количина раствора прелази у раствор. Затим се топла или врућа смеша филтрира да се уклони нерастворљени материјал или нечистоће. Преостали раствор (филтрат) се пусти да се полако охлади да би се изазвала кристализација. Кристали се могу уклонити из раствора и оставити да се осуше или се могу испрати растварачем у коме су нерастворљиви. Ако се поступак понавља како би се повећала чистоћа узорка, он се зове рекристализација.
Брзина хлађења раствора и количина испаравања растварача могу у великој мери утицати на величину и облик добијених кристала. Опћенито, спорије испаравање резултира минималним испаравањем.