Kristalleerimine

Kristalleerimine on aine kristallilise faasi tekkimise protsess. See võib toimuda lahuse, sulatuse või gaaside faasis ning on sageli seotud supersaturatsiooni tekkimisega, mille käigus molekulid või ioonid organiseeruvad kristallstruktuurideks. Kristalleerimine on oluline nii looduses kui tööstuses, kuna see mõjutab puhastamist, kristallide suurust ja kuju ning materjalide omadusi.

Protsessi algus toimub nukleatsiooniga. Nukleatsioon võib olla homogeenne (ilma välist pinnast) või heterogeenne (pinnal, näiteks tolmu või konteineri seinal). Moodustunud esimesed kristallid annavad kasvupunktid, mille ümber kristallid edasi arenevad.

Kristalli kasv toimub, kui lisanduvad molekulid või ioonid kinnituvad olemasolevate kristallipindadele. Kasvu kiirust ja lõplikku suurust mõjutavad supersaturatsioon, temperatuur, lahusti, lisandid ja segamine. Erinevad tingimused võivad põhjustada erineva suurusega kristalle ning polümorfismi või hydratsiooni.

Peamised meetodid on kristalleerimine lahusest (jahutamine või aurustumine), kristalleerimine sulast (sulatatud aine jahutamine) ning kristalleerimine gaasist (aur-deposition). Tööstuses ja laboris kasutatakse sageli ka seemnekristalleerimist (seeded crystallization) ja antisolvent-kristalleerimist, mis aitavad suurust ja puhtust kontrollida.

Kristalleerimise peamised rakendused hõlmavad puhastamist ja eraldamist, farmatseutiliste ja keemiliste toodete kvaliteedi kontrolli, polümorfismi juhtimist ning kristallide suuruse ja kujundi optimeerimist. Protsess on tihti kriitiline toote stabiilsuse ja lahustuvuse seisukohast ning oluline valdkond keemias ja materjaliteaduses.