crystallisatie

Crystallisatie is het proces waarbij een stof uit een ongestructureerde toestand in een kristallijne vaste fase overgaat. Dit gebeurt vaak wanneer de stof zich in oplossing, in de smelt of uit dampfase bevindt en de voorwaarden zodanig veranderen dat de moleculen of de atomen zich ordenen in een regelmatig ruimtelijk netwerk.

Het kernmechanisme bestaat uit twee fasen: nucleatie en groei. Bij nucleatie ontstaan de eerste kleine kristalletjes (nuclei) die als kiem fungeren voor verdere ordening. Groei vindt plaats wanneer moleculen of atomen zich langs het oppervlak van deze kiemen vastzetten. Nucleatie kan homogeen plaatsvinden in de bulk of heterogeen aan snoer- of vloeistofinterfaces. De snelheid en omvang van kristallisatie hangen sterk af van de mate van verzadiging, temperatuur, oplosmiddel en de aanwezigheid van verontreinigingen of zaaisels.

Crystallisatie vindt doorgaans plaats via verschillende routes: uit oplossing door verdamping van het oplosmiddel of afkoeling, of door toevoeging van een anti-solvent; uit smelt door afkoeling of drukverandering; en bij sommige systemen direct uit de dampfase (depositie). De resulterende kristallen kunnen uiteenlopende eigenschappen hebben, zoals kristallijne structuur (polymorfie), vorm en grootte (crystal habit) en zuiverheid.

Toepassingen en betekenis: crystallisatie wordt veel gebruikt voor zuivering en isolatie van chemische stoffen, farmaceutische producten, voeding en materialenwetenschap. De controle van nucleatie en groei is cruciaal voor de kwaliteit van de kristallen en kan gericht worden met procesomstandigheden, zaaisels, ijs naleling en additieven. Problemen zoals onzuiverheden, gegroeide ongelijkmatige kristallen of ongewenste polymorfen vormen vaak aandacht in industriële processen.