ВОПРОС 2. СТАТИКА ПРОЦЕССА

Твердые вещества в зависимости от того, как меняется их ра­створимость с повышением температуры, могут обладать «поло­жительной» или «отрицательной» растворимостью. Если раство­римость увеличивается с повышением температуры, такие веще­ства обладают «положительной» растворимостью, если снижается, говорят об «отрицательной» растворимости вещества в данном ра­створителе.

Раствор, находящийся в равновесии с твердой фазой при дан­ной температуре, называют насыщенным. В таких растворах твердое вещество и раствор находятся в динамическом равнове­сии, характеризующемся тем, что в единицу времени количество частиц, растворяющихся из кристаллов и переходящих в раствор, равно числу частиц, кристаллизующихся в растворе и переходя­щих в твердую фазу.

Пересыщенными называются такие растворы, в которых концентрация растворенного вещества больше его растворимости. Пересыщенные растворы неустойчивы, легко переходят в насы­щенные. При таком переходе из пересыщенных растворов выпа­дает твердая фаза.

Поведение растворов с изменением их температуры характери­зуется диаграммами состояния растворов (рис.1). Растворы при концентрациях, соответствующих лабильной области, крис­таллизуются очень быстро, а растворы при концентрациях, соот­ветствующих метастабильной области, кристаллизуются сравни­тельно медленно в зависимости от температуры раствора, скорос­ти отвода теплоты или скорости испарения растворителя, переме­шивания и других факторов.

Рис. 1. Диаграммы состояния растворов:

1—1 — кривая растворимости; 2—2 — граница метастабильной области; А —область лабильных растворов; 5—об­ласть метастабильных растворов; В — область стабильных растворов

Для растворов веществ, зависимость которых от температуры выражена неяр­ко, переход в область пересыщенных ра­створов происходит только при очень значительном снижении температуры.

При изменении температуры от t₂ до t₁ количество выпавшей из раствора твердой фазы невелико и пропорционально изменению концентрации раствора у_х - у´_о.

Пересыщение раствора может быть достигнуто и при постоян­ной температуре h путем удаления части растворителя. При этом из раствора выпадает часть твердой фазы, пропорциональная раз­ности концентраций у´´_х-у_о. Следовательно, кристаллизацию та­ких растворов можно провести как понижением температуры ра­створа, так и путем удаления части растворителя.

Для веществ с ярко выраженной зависимостью растворимости от температуры оптимальным методом кристаллизации является понижение температуры.

Если растворимость вещества не изменяется с повышением температуры, то кристаллизация осуществляется путем удаления растворителя.