Время от времени насыщенный раствор при охлаждении не кристаллизуется. Таковой раствор, что содержит в определенном количестве растворителя больше растворенного вещества, чем это «положено» при данной температуре, именуется пересыщенным раствором. Пересыщенный раствор нереально взять кроме того весьма долгим перемешиванием кристаллов с растворителем, он может появиться лишь методом охлаждения тёплого насыщенного раствора. Исходя из этого такие растворы именуют кроме этого переохлажденными. В них что-то мешает началу кристаллизации, к примеру, раствор через чур вязкий либо для роста кристаллов требуются громадные зародыши, которых в растворе нет.
Легко переохлаждаются растворы тиосульфата натрия Na2S2O3.5H2O. В случае если с опаской нагреть кристаллы этого вещества приблизительно до 56°С, они «расплавятся». В конечном итоге это не плавление, а растворение тиосульфата натрия в «собственной» кристаллизационной воде. С увеличением температуры растворимость тиосульфата натрия, как и большинства вторых веществ, возрастает, и при 56° С его кристаллизационной воды выясняется достаточно, дабы растворить всю имеющуюся соль. В случае если сейчас с опаской, избегая резких толчков, охладить сосуд, кристаллы не образуются и вещество останется жидким. Но в случае если в переохлажденный раствор внести готовый зародыш – мелкий кристаллик этого же вещества, то начнется стремительная кристаллизация. Примечательно, что ее приводит к кристаллу лишь этого вещества, а к постороннему раствор возможно совсем равнодушен. Исходя из этого в случае если прикоснуться маленьким кристалликом тиосульфата к поверхности раствора, случится настоящее чудо: от кристаллика побежит фронт кристаллизации, что скоро дойдет до дна сосуда. Так что уже через пара секунд жидкость всецело «затвердеет». Сосуд возможно кроме того перевернуть – из него не выльется ни одной капли! Жёсткий тиосульфат возможно опять расплавить в тёплой воде и повторить все сперва.
В случае если пробирку с переохлажденным раствором тиосульфата поставить в ледяную воду, кристаллы будут расти медленнее, а сами будут больше. Кристаллизация пересыщенного раствора сопровождается его нагреванием – это выделяется тепловая энергия, полученная кристаллогидратом при его плавлении.
Тиосульфат натрия – не единственное вещество, образующее переохлажденный раствор, в котором возможно привести к быстрой кристаллизации. Подобным свойством владеет, к примеру, и ацетат натрия CH3COONa (его легко взять действием уксусной кислоты на соду). С ацетатом натрия умелые лекторы демонстрируют такое «чудо»: на маленькую горку ацетата в блюдце они медлительно льют пересыщенный раствор данной соли, что, соприкасаясь с кристаллами, срочно кристаллизуется, образуя столбик жёсткой соли!
Кристаллы активно используются в технике и науке: полупроводники, линзы и призмы для оптических устройств, твердотельные лазеры, пьезоэлектрики, сегнетоэлектрики, оптические и электрооптические кристаллы, ферриты и ферромагнетики, монокристаллы металлов высокой чистоты…
Рентгеноструктурные изучения кристаллов разрешили установить строение многих молекул, среди них и биологически активных – белков, нуклеиновых кислот.
Ограненные кристаллы драгоценных камней, а также выращенных искусственно, употребляются как украшения.
Вот, к примеру, как поступают при выращивании кристаллов легкоплавких металлов. Металл расплавляют в стеклянной пробирке с оттянутым финишем. Пробирку, подвешенную за нить в вертикальной цилиндрической печи, медлительно опускают вниз. Оттянутый финиш неспешно выходит и охлаждается. Начинается кристаллизация. Сперва образуется пара кристалликов, но те, каковые растут вбок, упираются в рост и стенку пробирки их замедляется. В благоприятных условиях окажется только тот кристаллик, что растет на протяжении оси пробирки, т.е. вглубь расплава. По мере опускания пробирки новые порции расплава, попадающие в область низких температур, будут питать данный единственный кристалл. Исходя из этого из всех кристалликов выживает он один; по мере опускания пробирки он увеличивается на протяжении ее оси. В итоге, целый расплавленный металл застывает в виде одиночного кристалла.
Та же мысль лежит в базе выращивания тугоплавких кристаллов рубина. Небольшой порошок вещества сыплют струей через пламя. Порошинки наряду с этим плавятся; маленькие капли падают на тугоплавкую подставку малой площади, образуя множество кристалликов. При предстоящем падении капель на подставку все кристаллики растут, но опять-таки вырастает только тот из них, что находится в самоё выгодном положении для приема падающих капель.
Как было уже сообщено в начале, кристаллы смогут образовываться кроме этого из пара либо газа. При охлаждении газа электрические силы притяжения объединяют атомы либо молекулы в кристаллическое жёсткое вещество. Так образуются снежинки; воздушное пространство, содержащий влагу, охлаждается, и прямо из него вырастают снежинки той либо другой формы.
Кристаллизация пересыщенного раствора
