Грихан - Наука и Жыжызнь (grihanm) wrote,
Грихан - Наука и Жыжызнь
grihanm

Кристаллизация



Многие вещества могут образовывать кристаллы - твёрдое состояние вещества, при котором молекулы расположены в определённом порядке или в определённом беспорядке (квазикристаллы). Процесс кристаллизации можно разделить на две основные стадии - нуклеация и рост. Чем больше нуклеации произойдёт - тем меньшего размера получатся кристаллы. А без нуклеации - кристаллов естественно не будет вовсе.

Для получения больших кристаллов из маленьких молекул должны соблюдаться определённые условия.

1. Растворитель. Если растворитель плохой - вещество попросту не будет растворяться или будет быстро выпадать в осадок в аморфном или микрокристаллическом состоянии. Если растворитель хороший - вещество будет оставаться растворённым и не будет кристаллизоваться вообще. При выборе растворителя или смеси плохого растворителя с хорошим в определённой пропорции (в "зоне Златовласки") - можно получить большие кристаллы не меняя другие параметры. Аморфное вещество растворится и постепенно сформируются кристаллы. Можно аккуратно прилить к раствору вещества плохой растворитель, не смешивая, и тогда кристаллы образуются вблизи плоскости соприкосновения медленно смешивающихся растворителей.

2. Температура. Чем больше температура, тем лучше растворимость (если речь не о газах). Соответственно, при слишком низкой температуре кристаллы будут мелкими, а при слишком высокой - их не будет вообще. Распостранённая практика кристаллизации - растворить вещество нагревом и потом медленно охлаждать.

3. Концентрация. Это уже тривиально - чем больше вещества в растворе - тем быстрее оно будет кристаллизоваться или выпадать в осадок. Чем быстрее - тем хуже будет качество и меньше размер кристалла. Если же концентрация слишком мала - кристаллов не будет вовсе. Вобщем "зону Златовласки" следует искать повсюду.

С кристаллизацией полимеров штука не совсем такая.

Там нуклеация гораздо медленнее роста. То есть если подсунуть готовые нуклиды к раствору полимера - мы можем быть уверены, что новых нуклидов не образуется (даже в суперсатурированном растворе), а будет только рост из подсунутых нуклидов. Таким образом размер кристаллов которые получаются из полимеров очень удобно контролировать. Именно этой особенностью пользовались мои предшественники в предыдущих работах, частично описанных тут и тут (на самом деле их гораздо больше).

Но я пришёл к полимерам из химии маленьких молекул, поэтому с устоявшимися теориями смиряться был не намерен. Ознакомившись с работами описанными здесь, я спросил у француза (он какбы правая рука шефа, прямой участник тех прошлых исследований, и весь из себя полимерщик-теоретик до мозга костей): "Смотри чувак, у вас тут такая фигня - вы контролируете размер полимерных кристаллов температурой, вы контролируете размер полимерных кристаллов растворителем, почему бы не проверить контроль концентрацией?" С этого у нас начался первый скандал. Мол - что за дурацкая идея? Не лезь мол со своими идеями из маленьких молекул в СвятойЪ мир полимеров. Материал мол слишком дорогой чтобы тратить его на моё идиотское любопытство. Идея на самом деле действительно была наивная и не подтверждённая никакой теорией.

Чуть позже нам нужна была высокая концентрация для совершенно другого несвязанного эксперимента. И в нём кристаллы (мицеллы) получились гораздо меньшего размера, чем раньше получалось при концентрации маленькой при тех же остальных условиях. Чем больше концентрация - тем меньше кристаллы, как я и предсказывал исходя из опыта с маленькими молекулами.

Мы сделали много растворов с разными концентрациями и получили очень интересную зависимость размера кристаллов от концентрации. Шеф с французом были в шоке, я ликовал. Мне ещё до пятницы казалось, что я реально совершаю переворот в теории кристаллизации полимеров. Но в пятницу до меня дошло, что о революции речь всё же скорее всего не идёт, хотя объяснение если я прав всё равно очень интересное. Коротенький коммуникейшн в журнал американского химического общества - вполне. Я набросал идейку и послал шефу. Он пока не ответил.

Продолжение следует.
Tags: lab, Самосборка, Химия
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 27 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →