kristallisoitumiseen

Kristallisoituminen on prosessi, jossa epäjärjestynyt aine järjestäytyy säännölliseksi kiteiseksi rakenteeksi. Siinä atomit, molekyylit tai ionit asettuvat toistensa läheisyyteen ja muodostavat kiteen, jonka rakenne on pitkäaikaisesti järjestäytynyt. Kristallisoituminen voi tapahtua kolmessa tilassa: sulasta tilasta, jolloin aine jäähdytetään ja sula kiteytyy; liuoksesta, jolloin ylikyllästyminen ja haihdutus tai jäähdytys saavat kiteet kasvamaan; sekä kaasusta, jolloin molekyylit kondensoituvat kiteiksi.

Nukleaatio on ensimmäisten kiteiden muodostuminen. Se voi olla homogeenista, jolloin kiteet syntyvät suoraan liuoksesta ilman ulkopuolista tukea, tai heterogeenista, jolloin pinnat, epäpuhtaudet tai muut alustat auttavat nukleaatioita. Nukleaatio vaatii energian esteen madaltumista, ja se määrittelee usein kiteen alkupisteen koon.

Kidekasvu alkaa, kun nukleaatio on syntynyt. Lisäaineet liukenevat ja järjestäytyvät kidekerrokseen siten, että kiteen koko kasvaa. Kasvunopeuteen vaikuttavat ylikyllästyksen määrä, lämpötila, diffuusiokyky, liuottimen ominaisuudet ja epäpuhtaudet. Yleisesti hidas kasvatus tuottaa suurempia, puhtaampia kiteitä, kun taas nopea kasvu voi lisätä kitevirheitä ja epäpuhtauksien sisäänjäämistä.

Menetelmät ja hallinta: Kiteiden muodostusta voidaan säädellä esimerkiksi jäähdyttämällä hidasti sulatusta, haihduttamalla liuosta tai lisäämällä siemenkiteitä kontrolloituun kasvun alkuun. Näin voidaan vaikuttaa kiteiden muotoon, kokoon ja kiteisyyden laatuun.

Sovellukset ja analyysi: Kristallisoitumisen laatu ja polymorfia vaikuttavat sekä lääkkeiden tehoon että materiaalien ominaisuuksiin. Kiteistä voidaan karakteroida röntgendiffraktiolla, mikroskopialla ja muilla analyyttisillä menetelmillä.