2020-09-25 00:07:08

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混合物
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利用混合物中各成分在同一种溶剂里溶解度的不同或在冷热情况下溶解度显著差异,而采用结晶方法加以分离的操作方法

只要有结晶形成,表明化合物纯度达到了相当纯度。结晶法是精制固体化合物的重要方法之一。初次析出的结晶往往不纯,将不纯的结晶处理制成较纯结晶的过程叫重结晶

基本信息

  • 中文名称

    结晶法

  • 原理

    利用混合物溶解度的不同

  • 结晶

    化合物由非晶状体成为晶状体过程

  • 条件

    浓度适当,降温缓慢

折叠 编辑本段 结晶与重结晶

结晶:化合物由非晶状体成为晶状体的过程。

溶液 ------ 浓缩放置或加入另一种溶剂等-----→ 结晶

重结晶

粗结晶 ---加热,趁热过滤--→ 滤液 ---放冷析晶,过滤--→ 结晶(较纯)

例如:使晶体硝酸钾与其中所含的氯化钠杂质分离,就可以采用结晶的方法. 一般结晶法用于分离海水中的氯化钠。

折叠 编辑本段 结晶溶剂的选择

1、溶剂对欲结晶的成分热时溶解度大,冷时溶解度小,差别越大越好;

2、溶剂对杂质在冷、热时均溶或者不溶;

3、溶剂不与欲结晶成分发生化学反应;

4、溶剂的沸点不宜过高或过低。

折叠 编辑本段 结晶的条件

一般而言,溶液的浓度适当,降温缓慢,放置时间长,结晶速度慢,则晶大而纯。

折叠 编辑本段 降温结晶法

若有一杯不饱和溶液,先加热溶液,蒸发溶剂成饱和溶液,此时降低热饱和溶液的温度,溶解度随温度变化较大的溶质就会呈晶体析出,叫降温结晶。

例如:当NaCl和KNO3的混合物中KNO3多而NaCl少时,即可采用此法,先分离出KNO3,再分离出NaCl。

折叠 编辑本段 蒸发结晶法

蒸发结晶:蒸发溶剂,使溶液由不饱和变为饱和,继续蒸发,过剩的溶质就会呈晶体析出,叫蒸发结晶。例如:当NaCl和KNO3的混合物中NaCl多而KNO3少时,即可采用此法,先分离出NaCl,再分离出KNO3。

可以观察溶解度曲线,溶解度随温度升高而升高得很明显时,这个溶质叫陡升型,反之叫缓升型。

当陡升型溶液中混有缓升型时,若要分离出陡升型,可以用降温结晶的方法分离,若要分离出缓升型的溶质,可以用蒸发结晶的方法。

如硝酸钾就属于陡升型,氯化钠属于缓升型,所以可以用蒸发结晶来分离出氯化钠,也可以用降温结晶分离出硝酸钾。

与蒸发相伴随的往往有过滤。这里介绍几种常见的过滤方法:

1 常压过滤,所用仪器有:玻璃漏斗、小烧杯、玻璃棒、铁架台等。要注意的问题有:在叠滤纸的时候要尽量让其与玻璃漏斗内壁贴近,这样会形成连续水珠而使过滤速度加快。这在一般的过滤中与速度慢的区别还不太明显,当要求用热过滤时就有很大的区别了。比如说在制备KNO3时,如果你的速度太慢,会使其在漏斗中就因冷却而使部分KNO3析出堵住漏斗口,这样实验效果就会不太理想。

2 减压过滤,所用仪器有:布氏漏斗、抽滤瓶、滤纸、洗瓶、玻璃棒、循环真空泵等。要注意的问题有:选择滤纸的时候要适中,当抽滤瓶与循环真空泵连接好后用洗瓶将滤纸周边润湿,后将要过滤的产品转移至其中(若有溶液部分要用玻璃棒引流)。

折叠 编辑本段 重结晶法

将晶体溶于溶剂或熔融以后,又重新从溶液或熔体中结晶的过程。又称再结晶。重结晶可以使不纯净的物质获得纯化,或使混合在一起的盐类彼此分离。重结晶的效果与溶剂选择大有关系,最好选择对主要化合物是可溶性的,对杂质是微溶或不溶的溶剂,滤去杂质后,将溶液浓缩、冷却,即得纯制的物质。混合在一起的两种盐类,如果它们在一种溶剂中的溶解度随温度的变化差别很大,例如硝酸钾和氯化钠的混合物,硝酸钾的溶解度随温度上升而急剧增加,而温度升高对氯化钠溶解度影响很小。则可在较高温度下将混合物溶液蒸发、浓缩,首先析出的是氯化钠晶体,除去氯化钠以后的母液在浓缩和冷却后,可得纯硝酸钾。重结晶往往需要进行多次,才能获得较好的纯化效果。

折叠 编辑本段 升华结晶法

应用物质升华再结晶的原理制备单晶的方法。物质通过热的作用,在熔点以下由固态不经过液态直接 转变为气态,而后在一定温度条件下重新再结晶,称升华再结晶。1891年R.洛伦茨(Lorenz)利用升华再结晶的基本原理生长硫化物小的晶体。1950年D.C. 莱诺尔兹(Reynolds)以粉末状CdS为原料用升华再 结晶方法制备了3X3火6mm的块状CdS晶体。1961 年W.W.培皮尔(PIPer)用标准升华再结晶的方法 生长了直径为13mm的CdS单晶。升华再结晶法已成 为生长H一砚族化合物半导体单晶材料的主要方法 之一。 物质在升华过程中,外界要对固态物质作功,使其 内能增加,温度升高。为使物质的分子气化,单位物质 所吸收的热量必须大于升华热(即熔解热和气化热之 和),以克服固态物质的分子与周围分子的亲合力和环 境的压强等作用。获得足够能量的分子,其热力学自由 能大大增加。当密闭容器的热环境在升华温度以上时, 该分子将在容器的自由空间内按布朗运动规律扩散。如 果在该容器的另一端创造一个可以释放相变潜热(即相 变过程中单位物质放出的热量)的环境,则将发生凝华 作用而生成凝华核即晶核。在生长单晶的情况下,释放 相变潜热,一般采用使带冷指的锥形体或带冷指的平面 处于一定的温度梯度内,并使尖端或平面的一点温度最 低,此处形成晶核的几率最大。根据科赛尔结晶生长理 论,一旦晶核形成,新的二维核将沿晶核周边阶梯继续 进行排列,当生长一层分子后,在其平坦的结晶面上将 有新的二维核形成,进而生成另一层新的分子层。决定 晶体生长的3个基本要素是表征系统自由能变化的临界 半径、二维核存在的几率和二维核形成的频度。升华再 结晶法可用于熔点下分解压力大的材料,如制备CdS、 ZnS、Cdse等单晶。其缺点是生成速率慢,生长条件 难以控制。

折叠 编辑本段 结晶法的应用

结晶法用于分离海水中的氯化钠。

工业上为了获得某种溶质也采用结晶法提纯。

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