Kristallisation

Bildung von Eiskristallen bei hoher Luftfeuchtigkeit und niedriger Temperatur

Umkristallisation im Labor: Benzophenoxim kristallisiert aus

Als Kristallisation bezeichnet man den Vorgang der Verhärtung, der aus der Bildung von Kristallen herrührt.

Er kann aus einer Lösung, einer Schmelze, der Gasphase, einem amorphen Festkörper oder auch aus einem anderen Kristall (Umkristallisation), aber immer durch Kristallbildung und Kristallwachstum, erfolgen. Bei diesem Prozess wird Kristallisationswärme frei. Die Entstehung des typischen Gefüges nennt man „Kristalloblastese“.

Damit sich ein Kristall bilden kann, muss der auszukristallisierende Stoff zunächst in Übersättigung gebracht werden. Dies geschieht zum Beispiel durch Abkühlungsprozesse von Lösungen oder von Schmelzen, oder durch Verdampfen des Lösungsmittels. Bei Kristallen, die aus mehreren Komponenten bestehen (zum Beispiel Ionenkristalle), kann die Übersättigung auch durch Mischen von zwei Lösungen hergestellt werden, die jeweils eine der Komponenten enthalten. Außerdem ist es möglich durch hinzufügen einer dritten Komponente die Löslichkeit der bereits gelösten Komponenten zu verringern und so die Übersättigung zu erzeugen.^[1]

Dabei ordnen sich die zuvor gelösten Moleküle bzw. Elemente in einer regelmäßigen, teils stoffspezifischen Form an. Dieser Prozess kann beschleunigt werden, wenn Impfkristalle hinzugefügt werden, die dann in der übersättigten Lösung weiterwachsen. Die Kristalle können dann durch Filtration, Flotation, Zentrifugation oder Siebung von der Lösung getrennt werden (siehe auch Trennverfahren). Ein Beispiel für die Gewinnung eines Massenproduktes durch Kristallisation ist die Gewinnung von Salz in Salinen.

Bei der fraktionierenden Kristallisation wird ein Stoffgemisch (z. B. zwei oder mehr Isomere) in einem geeigneten Lösungsmittel durch Erhitzen gelöst. Anschließend wird durch Abkühlen dieser Lösung oder durch langsames Verdunsten des Lösungsmittels eine übersättigte Lösung hergestellt, aus der ein Stoff bevorzugt auskristallisiert. Die fraktionierende Kristallisation ist also ein Verfahren zur Stofftrennung. In einigen Fällen ist sogar eine Racematspaltung, also die Trennung der beiden Enantiomere eines chiralen Stoffes durch fraktionierende Kristallisation, möglich.^[2] Ein weiterer Spezialfall der fraktionierenden Kristallisation ist die Rieselfilmkristallisation.

Siehe auch

• Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorow-Gleichung
• Kristallisation (Polymer)

Weblinks

 Wiktionary: Kristallisation – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Kristallisation in Physikalische Werkstoffeigenschaften (pdf) (185 kB)
• Wachstum von Eiskristallen (Zeitraffer-Video)

Einzelnachweise

1. ↑ A. Mersmann, Hrsg.: Crystallization Technology Handbook, Marcel Dekker Inc., New York, 1995.
2. ↑ Axel Kleemann, Jürgen Martens: Optical Resolution of Racemic S-(Carboxymethyl)cysteine, Liebigs Ann. Chem. 1982, 1995-1998.