结晶原理和起晶方法

结晶原理和起晶方法

结晶原理的说明

从固体物质的不饱和溶液里析出晶体，一般要经过下列步骤：不饱和溶液一 饱

和溶液一过饱和溶液一晶核的发生一晶体生长等过程。

制取饱和溶液是溶质结晶的关键，下面应用溶解度曲线加以说明。图中曲线 S 表

示某物质的溶解度曲线。P 表示未达饱和时的溶液，使这种溶液变成过饱和 溶液，从而析出晶体的方法有两种：

(1)恒温蒸发，使溶剂的量减少，P 点所表示的溶液变为饱和溶液，即变成 S 曲

线上的A 点所表示的溶液。在此时，如果停止蒸发，温度也不变，则 A 点的溶 液处于溶解平衡状态，溶质不会由溶液里析出。若继续蒸发，则随着溶剂量的继 续减少，原来用A 点表示的溶液必需改用 A 点表示，这时的溶液是过饱和溶液， 溶质可以自然地由溶液里析出晶体。

圈总吉晶用理的说明

(2)若溶剂的量保持不变，使溶液的温度降低，假如 P 点所表示的不饱和溶 液的

温度由tJC 降低到t 2°C 时，则原P 点所表示的溶液变成了用 S 曲线上的B 点 所表示的饱和溶液。在此时，如果停止降温，则 B 点的溶液处于溶解平衡状态， 溶质不会由溶液里析出。若使继续降温，由t 2C 降到了 t 3C 时，则原来用B 点表 示的溶液必需改用B'点表示，这时的溶液是过饱和溶液，溶质可自然地由溶液

里析出晶体。

1. 结晶原理（过饱和溶液）

2. 结晶原理（晶核形成与晶体的长大）

障碍的程度因溶液的性质和操作条件不一样，这就是存在过饱和溶液的原因。当溶液的过饱和度超过饱和曲线时，也就是溶液中不稳定的高能质点很多，多到足以不受稳定的低能质点影响，而很快互相碰撞，放出能量，吸引、聚集、排列成结晶，因此不稳定区浓度的溶液能自然起晶。

起晶时一般认为由于质点的碰撞，放出能量，吸引、聚集、排列成结晶，因此不稳定区浓度的溶液能自然起晶。起晶时一般认为由于质点的碰撞，首先由几个质点结合成晶线，再扩大与晶面，最后结合成微小的晶格，称为晶核（晶芽），其他质点继续排列在晶核上，使晶核长大成晶体。

3. 境界膜

处于晶核附近的不稳定高能质点，受到晶体质点的引力，放出能量，排列到晶核上以后，晶体周围的溶液就是一些溶质质点比较稳定的溶液，这些溶液好象一层膜一样包围着晶核，通常称这层膜为境界膜。

4. 伪晶

表面结晶速度小于扩散速度时，不稳定的溶质质点来不及很好地排列，只受到继续通过境界膜的不稳定质点的影响，故可能形成新的晶核，或不规则地附在晶核上生成伪晶。

（二）起晶方法

1自然起晶:将溶液用蒸发浓缩的方法排除大量溶剂，使溶液浓度进入过饱和不稳定区，溶液即自然起晶。

2刺激起晶法:将溶液用蒸发浓缩的方法排除部分溶剂，使溶液浓度进入过饱和不稳定区，然后将溶液放出，使溶液受到突然冷却，进入不稳定区，而自然自行结晶生成晶核。

3晶种起晶法:将溶液浓缩到介稳定区的饱和浓度后，加入一定大小和数量的晶种，同时均匀搅拌，使晶体长大。

二结晶设备

通常结晶设备应有搅拌装置，使结晶颗粒保持悬浮于溶液中，并同溶液有一个相对运动，以减薄晶体外部境界膜的厚度，提高溶质点的扩散速度，以加速晶体长大。

搅拌速度和搅拌器的形式应选择得当，若速度太快，则会因刺激过剧烈而自然起晶，也可能使已长大了的晶体破碎，功率消耗也增大；太慢则晶核会沉积太慢则晶核会沉积。故搅拌器的形式与速度要视溶液的性质和晶体大小而定。搅拌器的形式很多，设计时应根据溶液流动的需要和功率消耗情况来选择。对于一般煮晶锅多采用锚式搅拌，配合溶液在沸腾时的自然循环，可使晶体悬浮，立式结晶箱多采用框式搅拌器，卧式结晶箱多采用螺条式搅拌器。