kristalliseren

Kristallisatie is het proces waarbij een stof in kristalvorm ontstaat uit een andere toestand, meestal een vloeistof of oplossing, door afname van vrije energie. Tijdens kristallisatie ordenen moleculen, ionen of atomen zich in een regelmatig kristalrooster, waardoor een vast kristal ontstaat. Het proces verloopt via fasen zoals nucleatie en kristalgroei.

Er zijn drie hoofdroutes: kristallisatie uit oplossing door oversaturatie, kristallisatie uit smelt door afkoeling, en kristallisatie uit gasfase door deposities van moleculen op een oppervlak.

Nucleatie en groei vormen de kern van kristallisatie. Nucleatie is het ontstaan van een kiemkristal en kan homogeen in de oplossing plaatsvinden of heterogeen op een oppervlak of met behulp van zaai. Vervolgens groeit het kristal doordat moleculen zich aan de kristalrand toevoegen.

Belangrijk zijn factoren zoals temperatuur, oplosmiddel, concentratie en verdamping, pH en aanwezigheid van onzuiverheden of additieven. Een gecontroleerde oversaturatie kan grotere, regelmatige kristallen opleveren, terwijl snelle oversaturatie vele kleine kristallen of onregelmatige vormen geeft. Zaai- en templatingtechnieken sturen de groei bovendien.

Toepassingen van kristallisatie omvatten zuivering en scheiding in de chemie en farmacie, productie van kristallijne stoffen zoals suiker en zouten, en onderzoek naar mineralen en ijskristallen in geologie en meteorologie. De kristalvorm beïnvloedt oplosbaarheid, stabiliteit en mechanische eigenschappen.