Cristalización de soluciones solidas completas en sistemas acuosos difusion-reaccion

Abstract

Se presenta un estudio experimental de la conducta de cristalización de tres soluciones sólidas completas: los experimentos de cristalización se han realizado en solución acuosa, mediante contradifusión de reactivos a través de una columna de hidrogel de silice. El método permite establecer el "efecto de no-equilibrio", es decir, en que medida la sobresaturación influye en la distribución de los iones vicariantes entre las fases sólida y fluida. Con este objeto, se han comparado cálculos de equilibrio con la composición efectiva de los núcleos cristalinos, utilizándose diagramas lippmann y roozeboom. Se han observado dos conductas de nucleación extremas. Las soluciones sólidas como , entre extremos con productos de solubilidad próximos, tienden a cristalizar de una manera "equitativa". Para este tipo de soluciones sólidas, un amplio rango de composiciones de fluido está en equilibrio con soluciones sólidas intermedias. Por el contrario, la solución sólida, con productos extremos de solubilidad que difieren en varios ordenes de magnitud, tiende a cristalizar de forma "bimodal". Únicamente un rango muy estrecho de composiciones de la fase acuosa puede coexistir en equilibrio con sólidos con fracciones molares en el rango 0.1-0.9. La sobresaturación tiende a amortiguar esta tendencia bimodal, extendiendo el rango de soluciones acuosas a partir de las que pueden nuclear soluciones solidas intermedias, pero el efecto global permanece. El proceso de crecimiento se ha estudiado separadamente, determinándose la evolución composicional de los individuos cristalinos. Cuando los cristales crecen a partir de una solución acuosa multicomponente, cualquier gradiente composicional en el cristal refleja la evolución de la composición de la interfase durante el crecimiento.