结晶定义
结晶是将原子或分子凝固成一种称为晶体的高度结构化形式。通常，这是指从物质溶液中缓慢沉淀晶体。然而，晶体可以从纯熔体中形成，也可以直接从气相沉积中形成。结晶也可以指固-液分离和纯化技术，在该技术中，质量从液体溶液转移到纯固体结晶相。
虽然在沉淀过程中可能发生结晶，但这两个术语不能互换。沉淀只是指通过化学反应形成不溶性（固体）。沉淀可以是无定形的或结晶的。
结晶过程
结晶必须发生两个事件。首先，原子或分子在微观尺度上聚集在一起，形成一个称为成核的过程。接下来，如果团簇变得稳定且足够大，则可能发生晶体生长。
原子和化合物通常可以形成一种以上的晶体结构（多态性）。颗粒的排列在结晶成核阶段确定。这可能受到多个因素的影响，包括温度、颗粒浓度、压力和材料纯度。
在晶体生长阶段的溶液中，溶质颗粒溶解回溶液并以固体形式沉淀，从而建立平衡。如果溶液过饱和，这会导致结晶，因为溶剂无法支持继续溶解。有时，过饱和溶液不足以诱导结晶。可能需要提供种子晶体或粗糙表面以开始成核和生长。
结晶实例
物质可以自然结晶，也可以人工结晶，也可以快速结晶，也可以跨越地质时间尺度结晶。自然结晶的例子包括：
- 雪花形成
- 罐中蜂蜜的结晶
- 钟乳石和石笋形成
- 宝石晶体沉积
人工结晶的例子包括：
- 在罐子里种植糖晶体
- 人造宝石的生产
结晶方法
有许多方法用来使物质结晶。在很大程度上，这取决于起始材料是离子化合物（例如盐）、共价化合物（例如糖或薄荷醇）还是金属（例如银或钢）。生长晶体的方法包括：
- 冷却溶液或熔体
- 蒸发溶剂
- 添加第二种溶剂以降低溶质的溶解度
- 升华
- 溶剂分层
- 添加阳离子或阴离子
最常见的结晶过程是将溶质溶解在至少部分可溶的溶剂中。通常，溶液的温度会升高，以增加溶解度，从而使溶质的最大量进入溶液。接下来，过滤热的或热的混合物以去除未溶解的物质或杂质。剩余溶液（滤液）缓慢冷却以诱导结晶。可将晶体从溶液中移除并使其干燥，或可使用其不溶于水的溶剂进行清洗。如果重复该过程以提高样品纯度，则称为重结晶。
溶液的冷却速度和溶剂的蒸发量会极大地影响生成晶体的大小和形状。一般来说，蒸发速度越慢，蒸发量越小。
- 发表于 2021-09-20 19:35
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- 分类：化学
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