При выращивании кристаллов из расплава движущей силой кристаллизации (д.с.к.) является переохлаждение, которое оказывает заметное влияние на их форму. В общем случае, чем больше переохлажден расплав, тем быстрее протекает процесс кристаллизации, и индивиды, полученные из переохлажденных расплавов, менее однородные. При этом возможна и смена механизмов роста. В частности, с увеличением переохлаждения зародыши могут трансформироваться в нульмерные. В результате ускоряется рост граней, вплоть до их выклинивания. Гладкие послойно-растущие грани становятся кинетически шероховатыми, и реализуется нормальный механизм роста. Кроме того, увеличение д.с.к. вызывает потерю устойчивости фронта роста и, как следствие, ведет к образованию дефектных структур.
Непосредственно влияние переохлаждения расплава на форму роста кристаллов легко проследить под микроскопом, на предметный столик которого помещается капля легкоплавкого вещества. Так, при кристаллизации салола внесенные в перегретую каплю расплава затравки приводят к образованию ромбовидных кристаллов. В небольшой капле переохлажденного расплава от выросших кристаллов отрываются микроскопические зародыши и, разрастаясь, поднимаются к поверхности капли. До некоторого переохлаждения препарата они сохраняют свою форму. При дальнейшем понижении температуры вершины ромба «притупляются» новыми гранями, и при избыточном переохлаждении очертания кристаллов напоминают «лодочки».
Цель работы: изучение влияния переохлаждения на форму кристаллов салола.
Материалы: салол С6Н4(ОН)-СООНС6Н5, гипосульфит натрия (Na2S203-5H20) (или другое легкоплавкое органическое вещество).
Инструменты: предметные и покровные стекла, спиртовые или газовые горелки, бинокуляры.
Описание работы
- 1. На предметное стекло поместить небольшое количество салола и расплавить на спиртовой или газовой горелке. Иголкой внести в каплю расплава крупинки салола — затравки. Под бинокуляром наблюдать за разрастанием внесенных затравок, обращая внимание на характер взаимоотношения сформировавшихся микрокристаллов.
- 2. Расплавить на предметном стекле три равные порции салола. Через определенные промежутки времени вносить в каждую из получившихся капель затравки (через 1, 3 и 5 мин соответственно). В процессе кристаллизации наблюдать за формой образующихся в каждой из капель индивидов.
Вопросы к работе
- 1. Что такое тепловое и концентрационное переохлаждение?
- 2. Как объяснить выявленные различия в трех рассматриваемых случаях в зависимости от степени переохлаждения расплава?
