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。。。