Kristallwachstum: Prinzipien der Kristallisation

Die Kristallisation ist ein Phasenumwandlungsprozess, bei dem Kristalle aus einer Quelle wie einer kühlenden, gesättigten Lösung gebildet werden.

Die Kristallisation beginnt mit der primären Keimbildung, die von einer klaren Lösung ohne bereits vorhandene Kristalle zur Unterstützung des Prozesses ausgeht. Sie wird in homogene und heterogene Typen unterteilt.

Bei der heterogenen Keimbildung bilden sich die Kristalle auf keimbildenden Oberflächen wie Staubpartikeln. Im Gegensatz dazu findet die homogene Keimbildung in einer klaren Lösung ohne heterogene Partikel statt.

Während der sekundären Keimbildung erfolgt das Wachstum aufgrund von Ausgangskristallen, wie sie durch die Aussaat eingeführt werden.

Keimbildende Cluster, die die kritische Clustergröße erreichen, wachsen zu größeren Kristallen, während sich solche mit kleineren Radien auflösen.

Kristallwachstum tritt auf, wenn das Verhältnis von Konzentration und Löslichkeit des gelösten Stoffes im Lösungsmittel oder das Übersättigungsverhältnis S eins übersteigt. Die Erhöhung der Konzentration des gelösten Stoffes durch Verdampfen des Lösungsmittels oder die Verringerung der Löslichkeit des gelösten Stoffes durch Verringern der Temperatur erhöht den Wert von S.

Die Kristallisation wird häufig zur Herstellung von pharmazeutischen Wirkstoffen verwendet.