КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ
Описание
КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ — процесс образования и роста кристаллов при переходе вещества из жидкого или газообразного состояния в твердое кристаллическое состояние. С явлением К. связаны многие биол, процессы — патол, отложение солей, образование мочевых и желчных камней (см. Кость) и др. К. является одним из методов очистки биополимеров (белков, нуклеиновых к-т и др.). Кристаллическое состояние фермента свидетельствует о высокой степени очистки ферментного препарата (рис. 1 и 2). Явления К. играют большую роль в технике, хим.-фарм., хим. и пищевой промышленности.
К. веществ из расплавов происходит при их охлаждении. К. вещества из Термодинамика). Насыщенные р-ры находятся в устойчивом равновесном состоянии. В отличие от них, пересыщенные р-ры представляют собой неустойчивые, неравновесные системы. Переход из неравновесного состояния в равновесное сопровождается К. Условия образования пересыщенных р-ров и их свойства во многом определяют ход К. Степень, пересыщения можно характеризовать любой из трех величин: абсолютным пересыщением (α) — α = С — С0, относительным пересыщением (β) — β = (С — С0)/С0 или коэффициентом пересыщения (γ) — γ = С/С0, где С — концентрация растворенного вещества в данный момент, а С0 — его растворимость, т. е. концентрация в насыщенном р-ре.
Процесс К.— это процесс образования новой фазы. Мельчайшие частички новой фазы называются зародышами, или центрами К. Такими центрами могут служить также пылинки, частички стекла и т.п., способные сорбировать на своей поверхности кристаллизующееся вещество.
К. широко используется как метод очистки твердых веществ от примесей (так наз. перекристаллизация). Этот метод основан на разной растворимости твердых веществ в определенных растворителях. Для очистки вещества путем К. его растворяют в подходящем растворителе (часто с нагреванием), иногда прибавляют активированный уголь для адсорбции примесей, фильтруют горячий р-р, фильтрат охлаждают и отделяют выпавшие кристаллы нужного вещества от р-ра, в к-ром остаются примеси. Твердые углеводороды и другие неполярные соединения обычно кристаллизуются из их р-ров в петролейном эфире, бензоле, толуоле; полярные соединения — из воды или других полярных растворителей, напр, этанола, ледяной уксусной к-ты и др. Если растворимость веществ в одних растворителях очень мала, а в других велика, то применяют смесь нескольких растворителей, которые могут смешиваться в любых отношениях. Часто применяют следующие смеси: спирт — ледяная уксусная к-та — вода; эфир — ацетон — бензол — петролейный эфир; пиридин — вода — спирт.
В 50—70-х гг. 20 в. были достигнуты большие успехи в К. биополимеров — белков и нуклеиновых к-т. К. и перекристаллизация белков считались наиболее эффективными методами их очистки. Развитие в дальнейшем высоко избирательных методов препаративной химии белков снизило значение К. как метода очистки белков и ферментов, однако метод К. биополимеров сохранил свое значение при получении относительно крупных кристаллов, пригодных для рентгеноструктурных исследований (см. диализа (см.) против р-ров веществ, уменьшающих растворимость белка (К. обычно проводят в микродиффузионных ячейках, один конец которых закрыт полупроницаемой мембраной, или в капиллярах для рентгеноструктурных исследований); в) К. путем диффузии растворителя через газовую фазу, для этого капли белкового р-ра помещают на стекло, находящееся в замкнутой камере, содержащей органические растворители или солевые р-ры.
См. также Кристаллы.
Библиография: Кузнецов В. Д. Кристаллы и кристаллизация, М., 1954; Мелик-Адамян В. Р. и Жиляева Т. И. Кристаллизация белков и транспортных рибонуклеиновых кислот, в кн.: Молек. биол., под ред. М. В. Волькен-штейна, т. 2, с. 7, М., 1973, библиогр.; Хамский Е. В. Кристаллизация из растворов, Л., 1967.
О. В. Казакова.