8.2.2 Равновесие процесса кристаллизации

Кристаллизация – это процесс, обратный растворению. Зависи-мость между давлением и температурой при фазовом переходе в условиях кристаллизации определяется уравнением Клайпейрона  Клазиуса:

, (8.25)

где q – теплота кристаллизации;

V₁ – удельный объем вещества в жидком состоянии;

V₂ – удельный объем вещества в твердом состоянии.

В действительности вследствие увеличения плотности. Следовательно, , то есть давление, при котором совершается фазовый переход, увеличивается с увеличением температуры.

На рисунке 8.17 представлена диаграмма состояний «газ  жидкость  твердое тело».

Т

Рисунок 8.17 – Диаграмма состояний

«пар  жидкость  твердое тело»

Линия ОА является кривой сублимации и отражает условия пере-хода твердого тела в пар, минуя жидкое состояние.

Линия АК является кривой перехода жидкости в газообразное состояние. При температуре выше критической отсутсвует различие между газом и жидкостью.

Линия АВ отражает условия перехода жидкости в твердое состояние; продолжается безгранично в вверх.

Условия равновесия удобно иллюстрировать с помощью фазовых диаграмм в координатах «Сt» (рисунок 8.18).

Рисунок 8.18 – Зависимость равновесной концентрации (1)

и пересыщения (2) от температуры

Кривая 1 соответствует условиям растворимости вещества в зависимости от температуры; кривая 2 – условиям пересыщения. На диаграмме выделено три области:

I – зона до насыщенного раствора; пунктирной линией обозначено устойчивое состояние перенасыщенного раствора;

II – метастабильная зона (происходит рост кристаллов);

III – лабильная зона (зона неустойчивого состояния раствора, где из раствора мгновенно выпадают кристаллы).

Существует два метода создания перенасыщения:

1) изогидрический (количество растворителя не изменяется); эффективен для солей со значительной зависимостью растворимости от давления;

2) изотермический (испаряют растворитель, при постоянной температуре); растворимость не зависит от температуры.