结晶

结晶原子聚集成紧密结合或连接的基团的方式。它使固体与液体或有时与气体分离。结晶可以来自熔体或溶液,也可以是天然或人工的。较快的结晶可以制造较小的晶体,如玄武岩,较慢的结晶可以制造较大的晶体,如花岗岩

人工结晶是一种从均匀的溶液中形成固体晶体的技术。要实现结晶,手头的溶液必须是过饱和的。简单地说,溶液中含有的溶质分子应该比普通条件下更多。这可以通过各种方法来实现--溶剂蒸发、冷却、化学反应、"溺水"是工业实践中最常用的方法。

为了让大家明白,我们可以用一个简单的例子。我们取一碗水,向其中加入糖的结晶。我们不断地往里面加糖,直到达到一个阶段,不能再溶解更多的晶体。这样得到的这个溶液就是一个饱和的溶液。有趣的是,我们可以通过加热这种特殊的饱和溶液来溶解更多的晶体(因为溶质的溶解度随着温度的升高而增加,尽管有特殊情况发生)。这种温度的升高会使更多的糖晶体溶解在其中(从而形成过饱和溶液),但当溶液的温度与周围环境达到平衡时,溶质的溶解度就会降低(因为溶液的温度已经降低),这样加入的"多余"糖就会结晶出来。这个过程基本上说明了最简单的过饱和技术。

'淹没'是指在溶液中加入非溶剂,降低固体的溶解度。另外,也可利用化学反应降低固体在溶剂中的溶解度,从而达到过饱和状态。

结晶可以分为几个阶段--初级成核是第一个阶段。它是一个新晶体的生长,进而引起二次成核--最后一个阶段(如果晶体的去除不是问题的话)。二次成核需要现有晶体来延续晶体的生长。在我们的糖的例子中,当"过剩"的糖刚刚结晶出来时,我们就得到了这样的核,帮助进一步的晶体形成。二次成核是结晶的主要阶段,因为这是导致晶体"大量生产"的原因。

正在经历结晶的雪。Zoom
正在经历结晶的雪。

问题和答案

问:什么是结晶?
答:结晶是指原子以规则的结构连接起来,并通过化学键或相连的基团固定在一起的方式。它可以来自熔体、溶液或气体,也可以是自然或人工的。

问:结晶的两个主要步骤是什么?
答:结晶的两个主要步骤是成核和晶体生长。成核是指从过冷的液体或过饱和的溶剂中出现结晶相,而晶体生长是指导致晶体状态的颗粒尺寸增加。

问:人工结晶是如何工作的?
答:人工结晶是通过创造一种过饱和溶液来实现的,在这种溶液中,溶质分子比普通条件下更多。这可以通过溶剂蒸发、冷却和化学反应等方法实现。

问:初级成核过程中会发生什么?
答:初级成核是结晶的第一阶段,涉及新晶体的生长。

问:二次成核是如何发生的?
答:二次成核发生在现有的晶体继续生长时,由于去除不是一个问题。它也需要现有的晶体才能发生。
问:"淹没 "与过饱和度的关系是怎样的?答:"淹没 "是指在溶液中加入非溶剂,使其溶解度降低,从而使溶液中的溶质分子过饱和。

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