Po vytvoření jader, jejichž velikost je větší než kritická, začnou růst. Výsledkem jsou krystaly viditelné velikosti. Mezi krystalem a sklovinou existuje dynamická rovnováha. Jak ukazují pozorování, nová fáze roste díky přichycení růstových částic k rostoucí ploše. Růst jader nelze dosáhnout připojením jednotlivých atomů k jejich plochám, protože energie interakce jednotlivého atomu s krystalovou mřížkou je nízká. Energeticky výhodným se ukazuje přidání komplexu atomů, jejichž velikost se blíží velikosti kritického jádra.
Podle Volmerovy teorie je růst krystalů nepřetržitý proces, který probíhá adsorpcí materiálu na povrchu krystalu, vrstvu po vrstvě. Růstové částice přicházející na krystalický povrch nejsou okamžitě začleněny do mřížky, ale migrují podél povrchu (povrchová difúze). Směr pohybu je regulován snahou systému minimalizovat energii. Stavební prvky budou vstupovat do mříže v polohách, které jsou energeticky nejvýhodnější. Jakmile jsou na povrchu krystalu, růstové částice zabírají ta místa, jejichž vyplnění v největší míře snižuje Gibbsovu energii systému. Skutečné krystaly mají obvykle různé povrchové vady, z nichž hlavní jsou důlky a stupně (obr. 3.5).
Rýže. 3.5. Různé možnosti adsorpce růstové částice na rostoucí krystalovou plochu
Vypočítejme relativní změnu Gibbsovy energie ΔG = σ∙Δω pro různé varianty adsorpce růstových částic pro plochý model (tab. 3.1).
Pokles Gibbsovy energie během adsorpce
| Možnost | I | II | III |
| – Δω ~ ΔG | (7–1) = 6 | (6–2) = 4 | (5–3) = 2 |
Rýže. 3.6. Schéma růstu krystalů vrstva po vrstvě v důsledku
Rýže. 3.7. Schéma dvourozměrného embrya ve formě disku
Analýza tabulkových dat ukazuje, že nejprve se vyplňují povrchové vady krystalů ve formě důlků, poté se vyplňují stupně. Protože koncentrace důlků je relativně nízká, růst krystalů reguluje plnění stupňů. Růstová částice adsorbovaná na rovném povrchu se ocitne v nestabilní poloze. Díky zvýšené pohyblivosti takových částic se budou pohybovat po povrchu rostoucího krystalu, dokud nedopadnou na schod (obr. 3.6). Toto postupné balení bude pokračovat, dokud nebude vyplněna celá rovina s přístupem k boční ploše krystalu.
Než může krystal dále růst na rovném povrchu, musí se vytvořit dvourozměrná jádra – centra, která podporují další růst. K růstu krystalů dochází díky skutečnosti, že dvourozměrná krystalická jádra jsou adsorbována nebo vznikají na plochách krystalů. Po zaplnění celé roviny je růst další vrstvy možný pouze v případě, že se objeví dvourozměrné krystalické jádro, jehož velikost je větší než kritická. Jádra, prorůstající přes celý obličej, vytvářejí novou vrstvu krystalické fáze. V jednoduchém případě se předpokládá, že embryo má tvar disku (obr. 3.7).
Termodynamická analýza vzniku dvourozměrného jádra se provádí stejným způsobem jako u sférických fluktuací. Označme r poloměr kruhové heterofázové fluktuace ve tvaru disku o výšce h. Vypočítejme změnu Gibbsovy energie během dvourozměrné nukleace.
Výpočty ukazují, že dvourozměrná nukleace vyžaduje menší přesycení roztoku než pro tvorbu trojrozměrných jader. Krystaly však často rostou při přesycení (přechlazení) mnohem nižších, než jaké předpovídají dvourozměrné modely růstu. Šroubové dislokace proto hrají důležitou roli v procesu růstu krystalů, protože v tomto případě odpadá potřeba povrchové nukleace. Dochází k jednoduchému uchycení růstových částic k dislokaci (obr. 3.8).
 |  |
Rýže. 3.8. Schémata růstu krystalů na výstupním bodě šneku
Výčnělek nezmizí, ale pohybuje se po povrchu. Dislokace šroubů mohou působit jako trvalé zdroje kroků pro krystaly. Povrchová napětí vznikající při dislokaci způsobují tlak na jedné straně dislokace a tah na straně druhé. Práce na tvorbě nové fáze za účasti dislokace se snižuje, protože atomy vstupující do oblasti defektu zažívají tahové napětí. V důsledku toho existuje zdroj dodatečné energie potřebné pro tvorbu růstových jader. Růstové částice nejen pocházejí z taveniny, ale také kontinuálně nukleují na hranici povrchové inflexe – hranici výstupu šnekové dislokace.
3.2. Kinetika krystalizace
Proces krystalizace zahrnuje dvě fáze: tvorbu krystalizačních center a růst krystalů na nich. Při homogenní krystalizaci odpovídá složení uvolněných krystalů složení krystalizačních center – lokální výkyvy ve složení nebo struktuře. K heterogenní krystalizaci dochází na centrech nečistot cizí fáze, složení krystalu se v tomto případě liší od složení krystalizačních center. V krystalovém jádru složení odpovídá složení semene a rostoucí krystalická fáze má jiné složení.
Pro rozvoj teorie kinetiky krystalizace sehrály velkou roli experimentální a teoretické práce Tammana, Frenkela, Danilova a dalších vědců. Uvažujme semikvantitativní vztahy pro kinetiku kapalné krystalizace.
