Кристалізація - це утворення нової твердої фази, що виділяється з розчину, розплаву або пара. Кристалізація з розчину служить засобом виділення з них цільових продуктів або забруднюючих домішок, тобто є методом розділення і очищення речовин. В технології неорганічних речовин переважно використовується кристалізація з розчинів. Освіта твердої фази може відбуватися тільки в розчинах, в яких концентрація речовини, що кристалізується перевищує концентрацію насичення, тобто з пересичених розчинів. Насичений розчин, що знаходиться в контакті з виділилася кристалічної масою або залишився після її видалення, називається маточним розчином. Пересичення розчину характеризується його абсолютним значенням, тобто різницею х / - х0 між концентрацією пересичені х / і насиченого х0 розчинів, або відносним пересиченням (х / - х0) / х0.
Способи кристалізації розрізняються перш за все прийомами, за допомогою яких досягається пересичення розчину.
1) політермічні або изогидрическая кристалізація йде при незмінному вмісті води в системі. Вона характерна для речовин, розчинність яких при підвищених температурах помітно перевищує їх розчинність при більш низьких температурах, і відбувається шляхом охолодження пересичених розчинів. Пересичення залежить від переохолодження розчину, тобто від різниці температур насиченого і пересичені розчинів. Якщо розчинність зменшується при підвищенні температури, кристалізація буде йти при нагріванні системи.
2) Изотермическая кристалізація відбувається шляхом видалення розчинника з системи (випаровуванні води) при постійній температурі, вона характерна для речовин, мало що змінюють свою розчинність при зміні температури. Випаровування води може проводитися інтенсивним способом при кипінні розчину або при повільному поверхневому випаровуванні.
3) Висолювання - кристалізація солі може бути досягнута введенням в розчин речовин, що зменшують її розчинність. Такими є речовини, що містять однаковий з даної сіллю іон, мул зв'язують воду. Наприклад, кристалізація хлориду натрію з концентрованого розчину при додаванні до нього хлориду магнію; кристалізація сульфату натрію при додаванні до його розчину спирту або аміаку. Механізм висолювання може бути різним. При додаванні до розчину електроліту іншого електроліту з однойменним іоном твір концентрацій іонів розчиненої речовини може перевищити його твір розчинності, тобто твір концентрацій цих іонів в насиченому розчині, при цьому надлишок речовини виділяється в тверду фазу. В інших випадках висолювання відбувається внаслідок зміни структури розчину - освіту гідратної оболонок навколо часток висаліваются речовини за рахунок руйнування таких оболонок у розчиненої речовини. Солі, що утворюють кристалогідрати, особливо з великим числом молекул води, висаліваются сильніше, ніж солі, що кристалізуються в безводної формі. Деякі добавки можуть призводити до всаліванію речовини, тобто збільшення його розчинності.
4) Осадження речовин з розчинів за допомогою реагентів - найбільш поширений метод кристалізації в хімічній промисловості. Якщо при цьому утворюється практично нерозчинний продукт реакції, він відразу осідає з швидко пересищается розчину. Якщо продукт реакції розчинний, його кристалізація починається після досягнення необхідного пересичення і триває по мірі подачі реагенту (осадителя). Прикладом може служити осадження нерозчинного карбонату кальцію при конверсії нітрату кальцію в нітрат амонію:
Для отримання каталізаторів широко застосовують осадження металів у вигляді нерозчинних сполук (гідроксидів, карбонатів, оксалатів та інших солей) з подальшим їх розкладанням до оксидів.
5) Виморожування застосовується переважно для виділення окремих компонентів з природних розсолів, наприклад солоних озер, при цьому кристалізацію проводять охолодженням розчинів до температури нижче 0С. Спосіб виморожування використовується для концентрування розчинів шляхом часткового видалення з них розчинника у вигляді льоду. В цьому випадку кристалізується НЕ сіль, а розчинник - вода. Концентруючи морську воду виморожуванням льоду, отримують 8% розчин солі, який використовується для отримання хлориду натрію.