8/20/2019 nucleación extendida

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La nucleación es la formación de amontonamientos de átomos, moléculas oiones constituyentes de la nueva fase en pequeñas zonas separas en el interiorde la antigua fase. Estos amontonamientos formados por distintas cantidadesde partículas se llaman clusters. Posteriormente, algunos de los clustersformados crecen y aumentan su volumen, mientras que otros se desmoronan.uando un cluster alcanza una determinada dimensión crítica, entonces,inevita!lemente aumenta su volumen en el sistema so!resaturado, y con eltiempo alcanza una dimensión microscópica.

"ucleación primaria

La nucleación primaria es aquella en la que el origen de la nueva fase solida noestá condicionada ni in#uida por la presencia de la fase sólida que se origina,se trata, por e$emplo, de la nucleación de fase sólida, o !ien en una disoluciónque contenta %nicamente partículas e&trañas a la fase sólida que se forma. 'eacuerdo con esto, dependiendo de si las partículas e&trañas a la fase solidain#uyen en la nucleación o no, distinguimos dos mecanismos de la nucleación

primaria( nucleación )eterogénea y )omogénea, respectivamente."ucleación )omogénea

'urante la nucleación )omogénea, el origen de las partículas de la nueva faseno se produce ni está in#uido por la presencia de fase solida alguna en elsistema en el cual transcurre la nucleación. *e trata de la nucleación en unsistema que no contiene en a!soluto ninguna particula de la fase sólida. Porsupuesto no se descarta que las partículas de la fase solida pueden estarpresentes en el sistema en el que transcurre la nucleación, pero no de!en deninguna manera facilitar o condicionar el origen de las nuevas partículas.

La nucleación )omogénea se )a estudiado detalladamente, aunque no es un

mecanimo frecuentemente ni muy e&tendido. +si es posi!le descri!ir este tipode nucleación con un modelo teorico completo, que permite la predicción delcomportamiento del sistema en condiciones dadas y de una forma cuantitiva,pudiéndose compro!ar e&perimentalmente su validez.

En la nucleación )eterogenea se concentra en partículas e&trañas quecatalizan la nucleación.

"ucleación secundaria

La nucleación secundaria designa aquel proceso de formación de cristales de lanueva fase que está condicionado por la presencia de partículas de la mismafase en el sistema so!resaturado y por cuya causa ocurre. *e trata de unmecanismo muy e&tendido, so!re todo en la cristalización de sales muysolu!les a partir de disoluciones so!resaturadas. am!ién puede producirse, encondiciones especiales, en la cristalización de sustancias poco solu!les.

"ucleación secundaria falsa

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-no de los mecanismos de nucleación secundaria falsa, el llamado dust!reeging se maniesta generalmente durante la siem!ra de cristales /sedes0en una disolución so!resaturada. El n%mero de cristales formados es, por reglageneral, mayor que el n%mero de cristales introducidos, de partículasmicroscópicas de la fase sólida que se originan durante el secado de lasupercie seed, la preparación de sedes, etc. Las partículas diminutas sonarrastradas )acia la disolución so!resaturada desde la supercie de loscristales mayores y al ser mayores que el germen crítico correspondiente a laso!resaturación e&istente, comienzan a crecer y pueden alcanzar unadimensión o!serva!le.

-n mecanismo diferente de nucleación secundaria falsa, el llamadopolycrystalline !reeding, se produce por la inesta!ilidad de los agregadoscristalinos que se originan durante la cristalización a so!resaturación elevada.Los agregados pueden, en una fase posterior, desintegrarse en cristales, pore$emplo por in#uencia de las fuerzas )idrodinámicas que act%an en unasuspensión sometida a agitación, aumentando así el n%mero de cristales

presentes. Las consecuencias prácticas de este mecanismo son pocas de!ido aque, en las condiciones en las que puede darse, e&istentes otros mecanismosde nucleación más ecientes.

La macroa!rasión es el otro mecanismo de nucleación secundaria falsa. 'e!idoa la acción de las fuerzas mecánicas de mezclado intenso de la suspensión quecristaliza, se produce un redondeamiento en las esquinas y de las aristas de loscristales más grandes. Los fragmentos desprendidos en la disolución sirvencomo n%cleos de nuevos cristales. La velocidad de nucleación mediantemacroa!rasión es proporcional a la concentración de fase sólida en suspensión,a la dureza de los cristales y a la calidad de la supercie cristalina.

"ucleación secundaria verdadera

En la nucleación secundaria verdadera los gérmenes de los nuevos cristales sepueden originar en la supercie del cristal en crecimiento, en la capa límite dellíquido contiguo al cristal, o en el crecimiento, en la capa límite del líquidocontiguo al cristal en crecimiento, en la capa límite del líquido contiguo alcristal, o en el volumen de la disolución so!resaturada que se encuentra en lascercanías del cristal.

-n posi!le mecanismo de nucleación secundaria verdadera se produce pordesintegración de dendritas. uando los cristales crecen en un medio con unaso!resaturación alta, su supercie no se desarrolla uniformemente y pueden

originarse dendritas. 'e!ido a la acción, !ien sea de las fuerzas )idrodinámicas!ien de la recristalización espontanea, las dentritas se separan de los cristalesy pasan al volumen del sistema so!resaturado, donde act%an como centros decristalización /dendrite !reeding0.

El mecanismo de nucleación vegetativa /vegetativve nucleation0 es otromecanismo de nucleación secundaria verdadera y supone la formación en lacapa límite del líquido contiguo al cristal de agrupaciones de moléculas de la

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fase que cristaliza con una estructura considera!lemente ordenada. Estasagrupaciones se pueden dispersar en la disolución de!ido a las fuerzas)idrodinámicas que act%an en el sistema que se mezcla, y entonces sirvencomo gérmenes para el origen de los cristales.

Los gérmenes de la nueva fase pueden formarse igualmente en el volumen de

disolución so!resaturada que se encuentra en las cercanías del cristal, y porello por diferentes mecanismos. -no de estos mecanismos ocurre cuando ladisolución contiene impurezas que act%an como in)i!idoras de la nucleación yque pasan a formar parte de la red de la fase sólida que se origina. omoconsecuencia de la incorporación de la impureza al cristal en crecimiento, suconcentración en los alrededores del cristal disminuye. 'e esta forma, en estevolumen se crean condiciones más favora!les para la nucleación que en zonasmás ale$adas, en donde la concentración de la impureza in)i!idora de lanucleación es mayor.

*e )an propuesto además otros mecanismos mediante los que podrían

originarse los gérmenes de la fase sólida. Por e$emplo, por la acción de fuerzasde la supercie cristalina, que )acen que en su cercanía la estructura de ladisolución este mas organizada que en el volumen del sistema. Esto tienecomo resultado la disminución de la solu!ilidad en esta área, asi como elincremento de la so!resaturación, con lo que me$oran las condiciones para lanucleación. La adsorción preferencial de moléculas en la supercie de loscristales produce un aumento de la concentración de la fase en formación en ladisolución contigua al cristal, y de esta forma se incrementa la velocidad denucleación.

"ucleación secundaria de contacto.

En la nucleación secundaria de contacto, las partículas microscópicas de la faseen formación se generan por la acción de la fuerza mecánica so!re los cristalesque )ay en la disolución so!resaturada. Esta fuerza mecánica se desarrolla, yasea por el contacto de un o!$eto solido con la supercie del cristal /contactnucleation0 o en una suspensión agitada, por los c)oques mutuos entrecristales, entre los cristales y el mezclador, o con la pared del recipiente/collision nucleation0. 'urante el contacto o los c)oques se li!eran pequeñaspartículas desde la supercie del cristal, frecuentemente de una dimensiónigual a la del n%cleo crítico. Estas partículas llegan a la disoluciónso!resaturada circundante, y si son mayores que el n%cleo crítico, se inicia sucrecimiento.

La nucleación secundaria de contacto es un mecanismo muy ecaz para elorigen de nuevas partículas, y en la mayoría de los casos predomina so!re losdemás mecanismos de nucleación secundaria.

"o )ay que confundir la macroa!rasión con la nucleación secundaria decontacto, ya que mientras que en la primera se desprenden fragmentos decristales, en la segunda se li!eran gérmenes cristalinos, de dimensiones muc)omenores que los fragmentos.