еагентів. Якщо при цьому утворюється практично нерозчинний продукт реакції, він відразу осідає з швидко пересищается розчину. Якщо продукт реакції розчинний, його кристалізація починається після досягнення необхідного пересичення і продовжується в міру подачі реагенту./7/Прикладами осадження в даній дипломній роботі є наступні реакції (2.2.1. - 2.2.2.):
(2.2.1.)
(2.2.2.)
Цей процес можна умовно розділити на наступні стадії, швидкість і повнота протікання яких визначає результат осадження.
. Обмінна хімічна реакція між розчинними солями і реагентами з утворенням нових речовин;
. Освіта зародків твердої фази з молекул карбонату і гідроксиду магнію, що з'являються в ході хімічних реакцій. Утворені в розсолі частинки твердої фази володіють вільної поверхневої енергією, що обумовлює виникнення поверхневих явищ на межі розділу фаз;
. Укрупнення частинок твердої фази внаслідок коагуляції і кристалізації, провідне до зменшення поверхневої енергії. Одночасно із зростанням часток відбувається їх осадження;
. Перекристалізація частинок твердої фази і зменшення енергії системи внаслідок утворення досить великих правильних кристалів. Після закінчення цієї стадії процесу в системі встановлюється новий стійкий термодинамічна рівновага.
Таким чином, кінетику процесу кристалізації можна охарактеризувати двома величинами: швидкістю утворення зародків і швидкістю росту кристалів. Обмінні реакції з утворенням молекул, (або) протікають практично миттєво. Швидкість реакції в цих випадках визначається числом зіткнень іонів. Отже, для успішного проведення хімічних реакцій в розчині необхідно перемішування, достатню для рівномірного розподілу реагентів у всьому обсязі реактора.
Після змішання реагентів починається утворення, (або), що виділяються у вигляді твердої фази. Починаючи з цього моменту, швидкість досягнення хімічної рівноваги визначатиметься швидкістю переходу утворилися молекул в тверду фазу, а повнота зв'язування іонів магнію - розчинністю утворилася твердої фази. Таким чином, швидкість реакцій в цілому залежить від швидкості утворення твердої фази.
Згідно з існуючими уявленнями, освіта твердої фази починає з виникнення кристалічних зародків. Кристалічні зародки утворюються в результаті деякого пересичення розчину, що виникає при введенні реагентів в розсіл. Для утворення кристалічного зародка необхідна така орієнтування іонів і молекул, яка відповідає їх положенню в кристалічній решітці даної речовини. Вірогідність створення таких умов залежить від концентрації і швидкості дифузії речовини.
Процес подальшого зростання зародків протікає досить складно, паралельно з кристалізацією, перекристалізацією структуроутворення. Зростання первинних частинок відбувається двома шляхами:
. Безперервне зростання кристалічних зародків, внаслідок зростання їх граней при процесі кристалізації;
. Злипання кристалічних зародків з утворенням великих пухких агрегатів. Процес коагуляції (злипання) зазвичай супроводжується структуруванням агрегатів при їх осадженні.
Зростання частинок внаслідок кристалізації відбувається наступним чином. Пересичений шар розчину знаходиться на деякому відстань від поверхні кристалічного зародка. На ділянці між пересиченим шаром і поверхнею кристала концентрація осаждаемого кристалічної речовини убуває внаслідок виділення твердої фази. Ця ділянка називають «двориком кристалізації».
Гидратная оболонка навколо іонів і молекул і на поверхні кристалів перешкоджає кристалізації. Наявність «дворика кристалізації» також знижує швидкість росту кристалів, так як перенесення речовини через цю зону здійснюється шляхом повільного процесу молекулярної дифузії. При підвищення температури розчину та його перемішування розміри «дворика кристалізації» зменшуються, і прискорюється перенесення речовини до поверхні, на якій відбувається кристалізація. Підвищення температури розчину сприяє збільшенню швидкості молекулярної дифузії, а перемішування створює більш інтенсивну турбулентну дифузію. Крім того, з підвищенням температури зменшується в'язкість розчину, і створюються більш сприятливі умови для усунення гідратної оболонки і зменшення розклинюючого тиску проміжного шару./11/
Теорія утворення осаду за рахунок виникнення кристалічних зародків в реакторі осадження була описана Веймарн П.П. Швидкість зародкоутворення характеризується рівнянням Веймарна представленого нижче (2.2.1.):
(2.2.1.)
де - швидкість хімічного осадження кристалічних зародків;
- константа рівняння;
