1.1. LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH KẾT TINH
1.1.1. Động lực cho quá trình kết tinh
Kết tinh là q trình động học, trong đó nồng độ là yếu tố quyết định quá trình này. Hình 1.1 biểu diễn đường cong bão hòa và quá bão hòa của một dung dịch theo nhiệt độ.
Hình 1.1 Đường cong độ tan bão hòa và quá bão hòatheo nhiệt độ.
Khi một dung dịch có thành phần nằm dưới đường cong bão hịa, khi đó tinh thể khơng thể hình thành và phát triển. Nếu có tinh thể tồn tại trong dung dịch thì tinh thể này cũng sẽ bị hịa tan.
Các dung dịch quá bão hòa tồn tại vùng khơng bền. Khi đó q trình tạo mầm thường khơng xảy ra nhưng nếu trong dung dịch có sẵn mầm tinh thể thì mầm này sẽ tiếp tục phát triển.
9
Khi sự quá bão hòa tăng lên, và cuối cùng tại nồng độ quá bão hịa mà q trình tạo mầm diễn ra một cách tự nhiên, đây được gọi là giới hạn không bền. Bề dày của vùng không bền chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như:
- Lịch sử dung dịch (dung dịch được tạo thành và lưu trữ như thế nào).
- Tốc độ làm lạnh.
- Những tạp chất hiện diện (bao gồm bụi và chất bẩn).
Khi dung dịch ở vùng quá bão hịa, q trình tạo mầm sẽ diễn ra tự nhiên.Mầm tinh thể
hình thành và phát triển trong dung dịch để làm giảm độ quá bão hòa, đưa dung dịch về trạng thái cân bằng.
Độ quá bão hịa (σ) là sự chênh lệch về hóa thế giữa một phân tử ở trạng thái cân bằng
(µeq) với một phân tử ở trạng thái q bão hịa (µss) và được xác định theo nhiệt động lực học
như sau:
=µ −µ. (1.1)
Nếu chỉ quan tâm đến hiệu suất tồn phần, độ q bão hịa thường được biểu diễn:
∆ = (1.2)
Đây cũng được xem là động lực của quá trình kết tinh (∆ ).
Như vậy, quá trình kết tinh xảy ra khi dung dịch ở trạng thái q bão hịa. Dung dich có thể đạt được độ q bão hịa để hình thành và phát triển tinh thể bằng các phương pháp như: làm lạnh, bay hơi, thêm vào dung mơi khơng hịa tan hoặc điều chỉnh pH (thêm acid hoặc bazơ vào dung dịch),...