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【草稿来了】晶体制作学术贴第二弹闪亮登场

只看楼主收藏回复

只是草稿,仍待修改!
希望大神能来帮我看一下,如有错误尽情提


IP属地:浙江1楼2014-06-15 17:06回复
    很多人在此之前应该已经通读过吧里的一些精品,并且试着做过一些基础的诸如氯化钠,明矾之类的晶体。
    进阶将讲一些关于晶体生成详细过程,非水溶剂等一些更加专业的东西。毕竟作者是自学的QAQ,出错是很正常的,还望指正。
    话说感觉写这玩意儿同时也是个学习的过程哈,很多不懂的要查,然后就懂了。


    IP属地:浙江2楼2014-06-15 17:06
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      结晶
      动力学热力学一直是硬伤,请允许我抄一堆文献。(不过好像也没什么可以概括的哈,资料里面讲的够完美了——自我安慰)
      晶体生成的一般过程是先生成晶核,而后再逐渐长大。一般认为晶体从液相或气相中的生长有三个阶段:①介质达到过饱和、过冷却阶段;②成核阶段;②生长阶段。
      在某种介质体系中,过饱和、过冷却状态的出现,并不意味着整个体系的同时结晶。体系内各处首先出现瞬时的微细结晶粒子。这时由于温度或浓度的局部变化,外部撞击,或一些杂质粒子的影响,都会导致体系中出现局部过饱和度、过冷却度较高的区域,使结晶粒子的大小达到临界值以上。这种形成结晶微粒子的作用称之为成核作用 介质体系内的质点同时进入不稳定状态形成新相,称为均匀成核作用。在体系内的某些局部小区首先形成新相的核,称为不均匀成核作用。均匀成核是指在一个体系内,各处的成核几率相等,这要克服相当大的表面能位垒,即需要相当大的过冷却度才能成核。非均匀成核过程是由于体系中已经存在某种不均匀性,例如悬浮的杂质微粒,容器壁上凹凸不平等,它们都有效地降低了表面能成核时的位垒,优先在这些具有不均匀性的地点形成晶核。因之在过冷却度很小时亦能局部地成核。在单位时间内,单位体积中所形成的核的数目称成核速度。它决定于物质的过饱和度或过冷却度。过饱和度和过冷却度越高,成核速度越大。成核速度还与介质的粘度有关,轮度大会阻碍物质的扩散,降低成核速度晶核形成后,将进一步成长。(脑补滚雪球)
      由液相变为固相、由气相变为固相、由固相再结晶为固相。晶体是在物相转变的情况下形成的。物相有三种,即气相、液相和固相。只有晶体才是真正的固体。由气相、液相转变成固相时形成晶体,固相之间也可以直接产生转变。


      IP属地:浙江4楼2014-06-15 17:07
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        非水溶剂法和混合溶剂法
        手工党的一大出路,对于家庭实验党而言非常有前景的一种方法。
        顾名思义,非水溶剂法就是用除了水以外的其他溶剂做晶体,混合溶剂法就是用多种溶剂做晶体。而我们常见的都是水溶剂法(有些帖子里没说的话其实都默认为水溶剂法,结晶方法有很多的)。不过相信大家应该或多或少了解一些非水溶剂法做的晶体,比如说二硫化碳做硫晶体,乙醇做碘晶体什么的。混合溶剂法在吧里目前没有看见过。
        有些物质在水中的溶解度太大或者太小,不适合生长晶体,于是我们可以使用非水溶剂或者混合溶剂,当然最核心的前提是这种物质在新溶剂中的溶解度要合适。
        非水溶剂大多是有机溶剂,很多都是易挥发、有毒的,因此在选择溶剂的同时,不仅要考虑溶质在溶剂中的溶解性,还要考虑挥发性(影响结晶速度,间接影响晶体质量)、毒性和燃烧性(有时候是会有危险的)什么的,甚至有些非水溶剂是会和溶质发生反应的,因此在溶剂的选择上要慎之又慎,尽量选择一些低毒、挥发性与水类似、稳定、不是特别容易燃烧的溶剂。当然要达到这一要求是很难的,总有一些缺点是难以避免的,因此一定要小心。
        然后说一说混合溶剂法。混合溶剂法的目的一般是为了改变溶质的溶解度,又是也可以改变晶型什么的。混合溶剂法是可以有水存在的,比如说水-乙醇混合溶剂就是非常常见的一种。混合溶剂法可以说是一种这种的方法,但是这种方法是非常难控制的(用惯了自然也会得心应手),因为这种组合并非随机的,而且两种溶剂的比例也不能随心所欲。
        首先说组合。混合溶剂的组合有一个原则,就是不良溶剂不易挥发,良性溶剂易挥发(溶质在其中溶解度较小的溶剂叫做不良溶剂)。仔细一看,其实会发现上面说的水-乙醇混合溶剂违反了这一原则,因此有可能出现这种情况:假如我们在做罗谢尔盐晶体,用水-乙醇混合溶剂,然后乙醇的挥发速度比水快,两者的比例向水的方向偏移,罗谢尔盐在其中的溶解度越来越大,最后变成一锅浓度极大的液体,和不加乙醇基本没区别。为了解决这种尴尬,一般的做法是乙醇加多一点,保证溶剂在结晶之前仍保持合适的比例,毕竟乙醇作为不良溶剂表现得非常出色,很难找到一种更合适的东西替代它(有,但貌似要么贵,要么太毒,要么不常见)
        再说一说比例,上面的例子里其实也说了一个关于比例的知识,如果选择的混合溶剂不大符合组合原则的话,可以提高不良溶剂的量。其实不同的溶剂组合有不同的配比方法,甚至因为目的的不同比例也会不同,很难说推荐什么比例。这么说吧,如果你用混合溶剂是为了降低溶解度而你想少用一些溶质,那么不良溶剂加多一些。
        最后做一个推荐:葡萄糖、蔗糖可以用乙醇-水混合溶剂法(其实直接用乙醇也完全没有问题),罗谢尔盐可以用乙醇-水混合溶剂,硫用二硫化碳。。。


        IP属地:浙江5楼2014-06-15 17:07
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          类质同晶
          明矾和铬明矾是可以析出形成混晶的,按不同比例混合可以做出不同的颜色,而且不破坏晶体的形状,这是因为它们是类质同晶的。
          下面摘录大本P124面的原文:
          配置明矾和铬明矾饱和溶液,在容器中央挂一条线,进入溶液的线端悬一小块明矾晶体(晶种),经量保持恒温令溶液慢慢挥发,数天后,你会发现线端的晶种长大了,呈现八面体的外形。你再把得到的明矾晶体放进饱和的铬钾钒溶液,不就,会发现呈八面体外形的铬钾钒晶体在明矾晶体上生长。这个实验不仅说明了晶体会自发呈规则凸多面体外形,还告诉我们,明矾和铬明矾是类质同晶的——KAl(SO4)2·12H20和KCr(SO4)2·12H2O组成和结构类同,有相同的外形。
          度娘给出的解释是:物质结晶时,晶体结构位置上的某些离子或原子的位置部分或全部地被介质中性质相近的其他离子或原子所置换,共同结晶成的单相晶体,而不改变晶体结构化和键性,只引起晶胞参数微小变化的现象。
          大自然中不乏类质同晶的情况,比如橄榄石(Mg,Fe)2[SO4]、铁闪锌矿(Zn,Fe)S黑云母石K(Mg,Fe)3[Si3AlO10](OH,F)2等


          IP属地:浙江6楼2014-06-15 17:08
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            显微镜
            显微镜是个好东西哈!
            很多时候因为各种原因,我们没有做出大晶体(对我来说,有75%以上是因为我太懒了不想做大晶体,因此这东西懒人必备),然后这东西就派上用场了。
            准备一个载玻片、培养皿。然后把溶液滴在载玻片上(溶液饱和程度没有太大要求),把载玻片放在培养皿里,培养皿上盖一张滤纸,然后扔在那里就好。如果晶体的吸湿性不是很坑爹,天气足够干燥的话,一般一两天就可以蒸发干了,毕竟表面积相对溶液体积而言比培养大晶体的时候要大很多。
            蒸发干之后放到显微镜下面看,常见的晶体用小于100倍的组合都能看清楚了,什么形状啊,晶型啊,流散性啊,团聚啊←_←,咳咳我不继续说了……
            我所见过的看晶体的最大的组合是500倍,还是看那种用醇析法做出的晶体。故此如果不作他用的话,几百倍的足矣。
            当然有些晶体溶解度太小或是太容易吸潮什么的很难做出大晶体,那就用这种方法吧,起码能看清外形了。


            IP属地:浙江7楼2014-06-15 17:08
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              如果有错别字顺便也提了吧!


              IP属地:浙江8楼2014-06-15 17:08
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                如果没有人我自己艾特了妈蛋!
                @Sodium_Azide @炽热的仙鹤 @半缕回忆半缕痴 @高某酸钾 @暄慕陈世遗萌゛


                IP属地:浙江9楼2014-06-15 20:40
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                  ==才看到让我好好读一下。。


                  IP属地:上海来自Android客户端12楼2014-06-16 21:01
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                    晶体的各向异性==


                    IP属地:上海来自Android客户端13楼2014-06-16 21:05
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                      好吧 我读完了。。感觉不错啊


                      IP属地:上海来自Android客户端14楼2014-06-16 21:07
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                        最后再做一个推荐 尿素晶体可以用丙三醇和水的混合溶液做


                        IP属地:上海来自Android客户端15楼2014-06-16 21:08
                        收起回复
                          woo,so cool


                          来自Android客户端16楼2014-06-17 18:04
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