Лабораторная работа №15

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ ВПО «УФИМСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра естественно - научных и общепрофессиональных дисциплин

Отчет по лабораторной работе № 15

Изучение процесса кристаллизации.

Выполнил:

Проверил:

УФА 2008

Тема: Изучение процесса кристаллизации

Цель работы:

Изучить процесс кристаллизации и формы растущих кристаллов при кристаллизации из растворов солей.

Приборы и принадлежности:

Биологический микроскоп, химические стаканы, электрическая плита, бюретки, медный купорос, поваренная соль.

Общая последовательность кристаллизации:

Переход вещества из жидкого в твердое (кристаллическое) состояние называется кристаллизацией. Процесс кристаллизации начинается при охлаждении расплавленного вещества до температуры ниже температуры кристаллизации. Кристаллизация протекает вследствие перехода системы в термодинамически устойчивое состояние, обладающее меньшей свободной энергией. Для начала процесса кристаллизации необходимо, чтобы свободная энергия твёрдой фазы была меньше чем свободная энергия жидкой фазы, это достигается при некотором переохлаждении сплава. Процесс кристаллизации происходит в две стадии:

образование центров кристаллизации и роста кристаллов из них. С повышением переохлаждения возрастает разность свободных энергий жидкого и твердого состояний что способствует повышению скорости кристаллизации, т.е увеличению числа зародышей. К росту способны лишь те кристаллы, рост которых сопровождается уменьшением свободной энергии системы. Такие зародыши называются критическими. Чем больше степень переохлаждения тем меньше размер критического зародыша. При небольшой степени переохлаждения (малой скорости их охлаждения) число зародышей мало, а скорость роста велика(получим крупное зерно).Рост кристаллов происходит в результате перехода к ним к ним атомов жидкости. При ускоренном охлаждении образуются дендритные (древовидные), пластинчатые или игольчатые кристаллы.

Рисунок 1 Этапы кристаллизации CuSO₄

Рисунок 2 Этапы кристаллизации NaCl

Кристаллизация CuSO₄:

а) процесс кристаллизации начинается по краям капли, то есть там, где температура низкая

б) форма первых образовавшихся кристаллов является неправильной

в) процесс кристаллизации начинается с образования центров кристаллизации далее кристаллизация происходит в разные стороны от центров

г) форма кристаллов образовывающихся во вторую очередь также является неправильной как и в первом случае

д) процесс кристаллизации завершается в центре капли

е) в центре кристаллизации кристаллы имеют более правильную ( вследствие приближения всей системы к равновесному состоянию), вытянутую(дендритную) форму из за ускоренного отвода тепла

ж) можно выделить зону кристаллизации по краям капли и зону кристаллизации вокруг центров кристаллизации, образующихся в центре капли

Кристаллизация NaCl:

а) процесс кристаллизации начинается по краям капли, то есть там, где температура низкая

б) форма первых образовавшихся кристаллов приближенно похожа на правильную

в) процесс кристаллизации начинается с образования центров кристаллизации далее кристаллизация происходит в разные стороны от центров

г) форма кристаллов образовывающихся во вторую очередь является почти геометрически правильной похожая на квадрат

д) процесс кристаллизации завершается в центре капли

е) в центре кристаллизации кристаллы более правильные нежели чем по краям

ж) можно выделить зону кристаллизации по краям капли и зону кристаллизации вокруг центров кристаллизации, образующихся в центре капли

Сравнение процессов кристаллизации CuSO₄ и NaCl:

а) процесс кристаллизации начинается по краям капли, то есть там, где температура низкая

б) форма первых образовавшихся кристаллов у CuSO₄ неправильная нежели чем у NaCl

в) процесс кристаллизации начинается с образования центров кристаллизации, далее кристаллизация происходит в разные стороны от центров кристаллизации

г) форма кристаллов образовывающихся во вторую очередь у CuSO₄ является неправильной, а у NaCl почти геометрически правильной похожая на квадрат

д) процесс кристаллизации завершается в центре капли

е) в центре кристаллизации кристаллы имеют более правильную (вследствие приближения всей системы к равновесному состоянию) и вытянутую (дендритную) форму из за ускоренного отвода тепла у CuSO₄

ж) можно выделить зону кристаллизации по краям капли и зону кристаллизации вокруг центров кристаллизации, образующихся в центре капли

Вывод: на данной лабораторной работе мы изучили процесс кристаллизации и формы растущих кристаллов при кристаллизации из растворов солей.

3