kristallisoitumisen

Kristallisoituminen on kiinteän kiteisen aineen muodostumista nesteestä, sulasta tai kaasusta. Prosessi koostuu kahdesta päävaiheesta: nukleaatio, jolloin syntyy pieni siemenkite, sekä kiteiden kasvusta, jossa näitä siemeniä kasvaa suuremmiksi. Kiteet muodostuvat usein säännöllisen järjestäytyneen rakenteen mukaan, mikä määrittelee niiden ominaisuuksia.

Nukleaatio voi olla homogeeninen tai heterogeeninen. Homogeeninen nukleaatio tapahtuu liuoksessa ilman ulkoisia pintoja, kun taas heterogeeninen syntyy pinnoilla, epäpuhtauksissa tai astian reunoilla. Supersaturaation eli liuenneiden aineiden pitoisuutta, joka ylittää tasapainotilan, on kasvun tärkein ajuri; lämpötilan, liuoksen koostumuksen ja sekoitusnopeuden muutokset säätelevät tätä.

Kasvu on usein anisotropista; eri suuntiin kiteen kasvu voi edetä eri nopeuksilla, mikä määrittelee kiteen muodon eli habitin. Lisäksi aine voi esiintyä eri polymorfisina rakenteina, joilla on erilainen tiheys, lämpöominaisuudet ja liukeneminen. Näin ollen sama kemiallinen yhdiste voi muodostaa useita erilaisia rakennetyyppejä.

Kiteytymisen kontrolloiminen on keskeistä teollisuudessa ja laboratoriossa. Tavoitteena on puhtaita kiteitä sekä haluttua kokoa ja habitia sekä mahdollisesti haluttua polymorfiaa, mikä vaikuttaa kiteen ominaisuuksiin ja käsiteltävyyteen. Tämä on erityisen tärkeää esimerkiksi farmaseuttisissa valmisteissa, joissa eri polymorfit voivat vaikuttaa vaikutukseen ja stabiiliuteen.

Kiteytymisen tutkimuksessa käytetään muun muassa röntgendiffraktiota (XRD), mikroskopiaa sekä termisia mittauksia kuten differentiaalinen lämpötilajäähdytys (DSC) määrityksiä. Käytännön menetelmiä ovat liuoksesta kiteytys, sulasta kiteytys sekä anti-solvent-kiteytys, joiden avulla kontrolloidaan lämpötilaa, paineita ja sekoitusnopeutta sekä lisätään tai poistetaan siemenkiteitä.