Abito cristallino e soprassaturazione

Le dimensioni e l’abito cristallino delle particelle che costituiscono un precipitato dipendono dalle caratteristiche della particolare sostanza, dalle condizioni di precipitazione e dal trattamento che esso ha subito dopo la precipitazione. I precipitati si formano sempre da soluzioni soprassature.

Quando il precipitato ha una forma cristallina ionica gli ioni si combinano già nella soluzione soprassatura per formare associazioni ioniche o grappoli. Quando questi ultimi raggiungono determinate dimensioni formano nella soluzione una fase solida e si ingrossano gradualmente per deposizione di altri ioni provenienti dalla soluzione soprassatura. I grappoli sono detti anche cristalliti o germi o più generalmente nuclei e hanno dimensioni così piccole da non poter essere osservati al microscopio.

Affinché possano essere visibili deve trascorrere un tempo detto periodo di induzione che tra l’altro dipende dal grado di soprassaturazione. Le dimensioni delle particelle di un precipitato dipendono dal rapporto tra la velocità di formazione dei nuclei e la loro velocità di ingrossamento:

d ∝ velocità di formazione dei nuclei/ velocità di ingrossamento

Quando tale rapporto è molto alto ovvero la velocità di formazione dei nuclei è maggiore della velocità di ingrossamento, fenomeno che si verifica in soluzioni fortemente soprassature, il precipitato sarà costituito da un gran numero di piccole particelle. Quando la soprassaturazione è modesta il numero di nuclei formati è piccolo e, in generale, il precipitato è costituito da un numero relativamente basso di particelle aventi forma cristallina microscopicamente definita. Se ne desume che esiste una stretta correlazione tra soprassaturazione e dimensione delle particelle. In particolare può essere introdotto il concetto di soprassaturazione relativa: se Q è la concentrazione totale della sostanza che deve precipitare e S è la solubilità dei cristalli di dimensioni microscopiche ( maggiori di 1 μ) la soprassaturazione relativa è espressa da :

soprassaturazione relativa = Q – S / S

La soprassaturazione regola quindi i meccanismi di precipitazione influenzando la nucleazione e l’accrescimento dei cristalli nel precipitato essendo la nucleazione il primo stadio della precipitazione e consiste nella formazione di microcristalli capaci di accrescimento spontaneo cioè dei nuclei di cristallizzazione. Una bassa soprassaturazione favorisce l’accrescimento di microcristalli già formati piuttosto che la formazione di nuovi nuclei. Anche l’agitazione e il riscaldamento favoriscono la formazione di cristalli grossi e facilmente filtrabili.
In figura viene riportata la temperatura in funzione della solubilità:

curve di solubilità

Si distinguono 3 zone;

  • Soluzione insatura. Se la soluzione è sotto la curva di solubilità è insatura e può sciogliere ulteriore soluto. In tale regione non avviene cristallizzazione
  • Soluzione soprassatura. Se la soluzione è al di sopra della curva di solubilità allora è soprassatura e contiene più soluto disciolto rispetto a quanto previsto dalle condizioni di equilibrio. In queste condizioni avviene spontaneamente la cristallizzazione
  • Soluzione metastabile. La regione tra  quella insatura e quella soprassatura è costituita dalla regione metastabile. La soluzione contiene soluto disciolto in quantità leggermente superiore  a quello previsto dalle condizioni di equilibrio. In tale regione la cristallizzazione può avvenire la cristallizzazione
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Author: Chimicamo

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