Crecimiento de cristales en presencia de impurezas de diferente forma y tamaño

Abstract

En este trabajo nosotros presentamos un nuevo modelo cinético tendiente a describir el crecimiento de cristales a partir de una solución acuosa y en presencia de impurezas. Dicho modelo es desarrollado a partir de una generalización de la aproximación propuesta por Davey y Mullin 1. El nuevo marco teórico combina (i) una expresión analítica para la velocidad de crecimiento del cristal, donde la misma disminuye linealmente al aumentar el cubrimiento (θeq) de impurezas adsorbidas, y (ii) una nueva ecuación de isoterma de adsorción (θeq como función de la concentración de impurezas CI) en la que el adsorbato puede ocupar más de un sitio de adsorción (impureza estructurada). Este formalismo permite obtener una isoterma exacta de adsorción de impurezas lineales en una dimensión, y proporciona una buena aproximación para un sistema bidimensional de múltiple ocupación de sitios, incorporando así dos factores muy importantes (tamaño y forma) que determinan las características de inhibición del crecimiento del cristal por parte de una impureza. Los datos de la teoría fueron comparados con simulaciones de Monte Carlo. Además, los resultados teóricos fueron aplicados a datos experimentales de velocidades relativas de crecimiento de cristales de KBr en presencia de impurezas (ácidos carboxílicos alifáticos) de diferentes tamaños: HCOOH, CH3COOH, C2H5COOH y C3H7COOH. Un buen acuerdo entre teoría, simulaciones y experimentos fue encontrado. El modelo teórico aquí propuesto es simple, con parámetros que tienen un significado físico preciso. Estos parámetros se pueden obtener a partir de experimentos termodinámicos y se relacionan directamente con la configuración espacial de las moléculas de impurezas en el estado adsorbido. En este sentido, es importante enfatizar la diferencia con la teoría de Kubota y Mullin 2, donde la presencia de un parámetro empírico (factor de efectividad ) es necesaria para interpretar datos análogos a los analizados aquí.