Условия на образуване и размер на кристалите

Кристалното състояние на веществата е едно от най-често срещаните в света около нас. Кристалите могат да се образуват, когато веществото преминава от течно или газообразно състояние в твърдо вещество. Образуването на кристали се случва, когато разтворите на веществата се охлаждат, по време на сублимация и др. При използване на микрокристалоскопския метод за анализ, кристалните утайки се получават главно чрез добавяне на реагенти към разтвори на изследваните вещества.

В зависимост от условията на кристализация могат да се образуват кристали с различни размери. Процесът на кристализация се извършва на два етапа. Първоначално се формират много малки центрове за кристализация (кристални ядра), способни за по-нататъшен растеж. След това малките кристали растат поради йони или молекули на дадено вещество в разтвор. За образуването на големи кристални утайки е необходимо първият етап (образуването на кристални ядра) да се случи относително бавно. При тези условия се образуват по-малко центрове за кристализация, но повече материя ще се отлага на повърхността на ядрата и се образуват големи кристали.

За получаване на грубокристални утайки се извършва утаяване от горещо разредени разтвори с разтвори на реагенти. При смесване на концентрирани разтвори на изпитваните вещества с концентрирани разтвори на реагенти се образуват малки нехарактерни за даденото вещество кристали.

При микрокристалоскопски анализ концентрацията на веществото може да се промени при изпаряване на течна капка, приложена върху стъклен предмет. Освен това по краищата на капката течността се изпарява по-бързо, отколкото в центъра. Следователно растежът на кристалите започва не от центъра, а от периферията на капката.

Изпаряването на течност води не само до промяна в концентрацията на изпитваното вещество върху предметното стъкло, но и до увеличаване на концентрацията на реагента, който може да изпадне под формата на кристали, които пречат на откриването на основния вещество.

В случаите, когато реакцията между изпитваното вещество и реагента е бавна, което може да доведе до значително изпаряване на течността върху предметното стъкло, това стъкло се въвежда във влажна камера. Като такава камера може да се използва чаша на Петри, в която се поставя мокра филтърна хартия.

Капките разтвори на изпитваното вещество и реагентът трябва да се нанасят върху стъклен плъзгач близо един до друг и след това да се свържат с помощта на стъклена пръчка, удължена на върха.

Растеж и форма на кристали

Формата на кристалите зависи от условията на техния растеж и естеството на веществото. Растежът и формата на кристалите се влияят от температурата, при която настъпва кристализацията, наличието на примеси в изследваните разтвори, разтворителите, от които веществото кристализира, положението на кристала по време на растежа и т.н.

Примесен ефект.Формата на кристалите се променя особено силно под въздействието на примеси в разтвора за изпитване и в разтвора на реагента. Примесите или се адсорбират на повърхността, или попадат („утаяват“) в кристала. И в двата случая, в присъствието на примеси, формата на кристалите може да се промени.

При нормални условия натриевият хлорид кристализира под формата на кубчета, а в присъствието на урея, под формата на октаедри (октаедри). Стипца кристализира от водни разтвори под формата на октаедри и от водни разтвори, съдържащи урея, под формата на кубчета. Формата на кристалите на оловен хлорид се променя в присъствието на калиеви йони. Кристалите на литиевия флуорид променят формата си в присъствието на калиеви, натриеви и амониеви йони. Ако литиевите йони се утаят (под формата на флуорид) чрез добавяне на калиев флуорид, тогава се образуват кристали във формата на куб. Когато литиевите йони се отлагат с натриев флуорид, се образуват шестоъгълни призми и ако натриевият флуорид се замени с амониев флуорид, кристалите се образуват под формата на правоъгълни розетки.

Същото може да се каже и за кристали калций, барий и стронциеви оксалати. Когато тези катиони взаимодействат с амониев оксалат, се образуват кристали с определена форма. Ако амониевият оксалат се замени с оксалова киселина, се образуват кристали с различна форма.

Изоморфизъм.Феноменът на изоморфизма е изследван за първи път от Е. Мичърлих през 1819 г. Изоморфизмът (буквален превод от гръцки - еднородност) е свойството на химически или геометрично подобни атоми, йони и техните комбинации да се заменят един друг в кристалната решетка с образуването на кристали с променлив състав. Атомите с една и съща валентност, тип връзка, поляризация се считат за химически близки. Геометрично близки са атоми с еднакви или близки (с отклонение не повече от 5-7%) радиуси или обеми. По този начин изоморфните вещества се наричат ​​твърди вещества, които имат сходен химичен състав и сходни по форма кристали.

Полиморфизъм. При микрокристалоскопния анализ могат да възникнат грешки при изучаване на вещества, които могат да бъдат в няколко полиморфни модификации.

Феноменът на полиморфизма е открит през 1822 г. от Е. Митчерлих. Същността на полиморфизма е, че някои вещества при различни условия могат да образуват кристали с различна симетрия и форма. Всяка от формите на кристали, които се образуват в резултат на полиморфизъм, се нарича полиморфна модификация. Полиморфните модификации на веществото имат характерната си геометрична форма на кристали.

Както отбелязва GB Bokiy, феноменът на полиморфизма е изключително разпространен. Почти всички вещества при определени условия могат да бъдат получени в различни полиморфни модификации. Полиморфизмът на прости вещества (въглерод, сяра, фосфор, калай и др.) Се нарича алотропия.

Полиморфизмът се причинява от промяна в температурата (а в някои случаи и от промяна на температурата и налягането) по време на кристализация. Полиморфните модификации имат съответстващи температурни диапазони на своето съществуване.

Амониевият нитрат има 4 полиморфни модификации. Между 18 и 32 ° С се образува β-ромбична модификация на амониев нитрат, от 32 до 84 ° С - α-ромбична, от 84 до 125 ° С - тригонална, над 125 ° С - кубична.

Могат да се цитират примери за полиморфизъм и други вещества. Известно е, че кристалите на амониев хлорид могат да съществуват под формата на две полиморфни модификации. За цинков сулфид са известни 5 модификации, за кадмиев йодид - 3, за сребърен йодид - 4 и др. Описани са полиморфни модификации на силициев оксид, калциев карбонат и др. Гадамер дава описание на полиморфни модификации на повечето барбитурати и редица на други вещества, използвани в медицината.

Някои полиморфни модификации лесно се трансформират в други с промяна в температурата. За някои полиморфни модификации обаче такива преходи са доста трудни.

По време на полиморфни трансформации видът на химическата връзка в кристала се променя в една или друга степен, ъглите на кристалите и техните физикохимични свойства се променят рязко.

Полиморфизмът може да причини промени в оптичните свойства (кристални оптични константи) на кристалите. Литературата съдържа данни за кристално-оптичните константи на полиморфните модификации на някои вещества. Според тези данни кристалните оптични константи (високи, средни и ниски показатели на пречупване, двойно пречупване) на различни полиморфни модификации на дадено вещество не са еднакви.