結晶系統

結晶系統，在晶體中的7個晶系，六方晶系，是一個六邊形格子系統是的7點陣系統之一，六方晶系晶體家族6晶體的家庭中的一個。他們是密切相關的，往往相互混淆，但它們是不一樣的。

基本介紹

• 中文名：結晶系統
• 外文名：Crystallizing system

簡介

只是一個Bravais點陣類型：六角形的六角晶格系統。的六方晶系系統由7點群，使得其所有的空間群有作為基礎晶格的六邊形格子。的六方晶系晶體家族包括12點的基團，使得它們的空間群中的至少一個具有作為基礎晶格的六邊形格子，是六方晶系系統的聯合和三角晶系統在某些情況下，它是有用的或指導重繪與orthohexagonal軸的六方晶繫結構，其特徵在於，所述b軸是在90℃的a軸和c軸重繪。石墨是一個例子，在六方晶系的結晶的晶體。六邊形格子系統是七晶格系統之一，由六方晶系布喇菲晶格。這是與45個空間群，其基本晶格點群第24號命令。它經常被混淆，六方晶系的小系統，它由27空間群，使得相同的點群的所有的空間群是在六邊形格子系統，或具有較大的六方晶系家族，由52個空間群無論是六方或菱面體的晶格系統。六方晶系晶體家族包括12點的基團，使得它們的空間群中的至少一個具有作為基礎晶格的六邊形格子，是六方晶系晶體和三角晶系統工會。有50個與空間群，這正是那些布拉菲格子是六角形或菱面體的。

基本含義

溶液中溶質的濃度超過其飽和溶解度之值。晶核的生成有三種形式：即初級均相成核、初級非均相成核及二次成核。在高過飽和度下，溶液自發地生成晶核的過程，稱為初級均相成核；溶液在外來物（如大氣中的微塵）的誘導下生成晶核的過程，稱為初級非均相成核；而在含有溶質晶體的溶液中的成核過程，稱為二次成核。二次成核也屬於非均相成核過程，它是在晶體之間或晶體與其他固體（器壁、攪拌器等）碰撞時所產生的微小晶粒的誘導下發生的。

對結晶操作的要求是製取純淨而又有一定粒度分布的晶體。晶體產品的粒度及其分布，主要取決於晶核生成速率(單位時間內單位體積溶液中產生的晶核數)、晶體生長速率（單位時間內晶體某線性尺寸的增加量）及晶體在結晶器中的平均停留時間。溶液的過飽和度，與晶核生成速率和晶體生長速率都有關係，因而對結晶產品的粒度及其分布有重要影響。在低過飽和度的溶液中，晶體生長速率與晶核生成速率之比值較大（見圖），因而所得晶體較大，晶形也較完整，但結晶速率很慢。在工業結晶器內，過飽和度通常控制在介穩區內，此時結晶器具有較高的生產能力，又可得到一定大小的晶體產品。使結晶完整。

晶體在一定條件下所形成的特定晶形，稱為晶習。向溶液添加或自溶液中除去某種物質(稱為晶習改變劑)可以改變晶習，使所得晶體具有另一種形狀。這對工業結晶有一定的意義。晶習改變劑通常是一些表面活性物質以及金屬或非金屬離子。

晶體在溶液中形成的過程稱為結晶。結晶的方法一般有2種：一種是蒸發溶劑法，它適用於溫度對溶解度影響不大的物質。沿海地區“曬鹽”就是利用的這種方法。另一種是冷卻熱飽和溶液法[4]。此法適用於溫度升高，溶解度也增加的物質。如北方地區的鹽湖，夏天溫度高，湖面上無晶體出現；每到冬季，氣溫降低，石鹼(Na2CO3·10H2O)、芒硝(Na2SO4·10H2O)等物質就從鹽湖裡析出來。在實驗室里為獲得較大的完整晶體，常使用緩慢降低溫度，減慢結晶速率的方法。

人們不能同時看到物質在溶液中溶解和結晶的巨觀現象，但是溶液中實際上同時存在著組成物質的微粒在溶液中溶解與結晶的兩種可逆的運動。通過改變溫度或減少溶劑的辦法，可以使某一溫度下溶質微粒的結晶速率大於溶解的速率，這樣溶質便會從溶液中結晶析出。

結晶知識

在結晶結晶學和重結晶純化化學試劑的操作中，溶劑的選擇是關係到純化質量和回收率的關鍵問題。選擇適宜的溶劑時應注意以下幾個問題：

選擇的溶劑應不與欲純化的化學試劑發生化學反應。例如脂肪族鹵代烴類化合物不宜用作鹼性化合物結晶和重結晶的溶劑；醇類化合物不宜用作酯類化合物結晶和重結晶的溶劑，也不宜用作胺基酸鹽酸鹽結晶和重結晶的溶劑。

對欲純化的化學試劑中可能存在的雜質或是溶解度甚大，以便能使雜質在欲純化的化學試劑結晶和重結晶時留在母液中，在結晶和重結晶時不隨晶體一同析出；或是溶解度甚小，以便能使雜質在欲純化的化學試劑加熱溶解時，很少在熱溶劑溶解，在熱過濾時被除去。

用於結晶和重結晶的常用溶劑有：水、甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、乙酸乙酯、氯仿、冰醋酸、二氧六環、四氯化碳、苯、石油醚等。此外，甲苯、硝基甲烷、乙醚、二甲基甲醯胺、二甲亞碸等也常使用。二甲基甲醯胺和二甲亞碸的溶解能力大，當找不到其它適用的溶劑時，可以試用。但往往不易從溶劑中析出結晶，且沸點較高，晶體上吸附的溶劑不易除去，是其缺點。乙醚雖是常用的溶劑，但是若有其它適用的溶劑時，最好不用乙醚，因為一方面由於乙醚易燃、易爆，使用時危險性特別大，應特別小心；另一方面由於乙醚易沿壁爬行揮發而使欲純化的化學試劑在瓶壁上析出，以致影響結晶的純度。

在選擇溶劑時必須了解欲純化的化學試劑的結構，因為溶質往往易溶於與其結構相近的溶劑中―“相似相溶”原理。極性物質易溶於極性溶劑，而難溶於非極性溶劑中；相反，非極性物質易溶於非極性溶劑，而難溶於極性溶劑中。這個溶解度的規律對實驗工作有一定的指導作用。如：欲純化的化學試劑是個非極性化合物，實驗中已知其在異丙醇中的溶解度太小，異丙醇不宜作其結晶和重結晶的溶劑，這時一般不必再實驗極性更強的溶劑，如甲醇、水等，應實驗極性較小的溶劑，如丙酮、二氧六環、苯、石油醚等。適用溶劑的最終選擇，只能用試驗的方法來決定。

關於晶體的析出過濾得到的濾液冷卻後，晶體就會析出。用冷水或冰水迅速冷卻並劇烈攪動溶液時，可得到顆粒很小的晶體，將熱溶液在常溫條件下靜置使之緩緩冷卻，則可得到均勻而較大的晶體。

如果溶液冷卻後晶體仍不析出，可用玻璃抹摩控液面下的容器壁，也可加入晶種，或進一步降低溶液溫度(用冰水或其它冷凍溶液冷卻)。如果溶液冷卻後不析出晶體而得到油狀物時，可重新加熱，至形成澄清的熱溶液後，任其自行冷卻，並不斷用玻璃棒攪拌溶液，摩擦器壁或投人晶種，以加速晶體的析出。若仍有油狀物開始析出，應立即劇烈攪拌使油滴分散。

結晶方法

晶體在溶液中形成的過程稱為結晶。結晶的方法一般有2種：一種是蒸發溶劑法，它適用於溫度對溶解度影響不大的物質。沿海地區“曬鹽”就是利用的這種方法。另一種是冷卻熱飽和溶液法。此法適用於溫度升高，溶解度也增加的物質。如北方地區的鹽湖，夏天溫度高，湖面上無晶體出現；每到冬季，氣溫降低，石鹼(Na2CO3·10H2O)、芒硝(Na2SO4·10H2O)等物質就從鹽湖裡析出來。在實驗室里為獲得較大的完整晶體，常使用緩慢降低溫度，減慢結晶速率的方法。

原理

蒸髮結晶：蒸發溶劑，使溶液由不飽和變為飽和，繼續蒸發，過剩的溶質就會呈晶體析出，叫蒸髮結晶。例如：當NaCl和KNO3的混合物中NaCl多而KNO3少時，即可採用此法，先分離出NaCl，再分離出KNO3。

可以觀察溶解度曲線，溶解度隨溫度升高而升高得很明顯時，這個溶質叫陡升型，反之叫緩升型。

當陡升型溶液中混有緩升型時，若要分離出陡升型，可以用降溫結晶的方法分離，若要分離出緩升型的溶質，可以用蒸髮結晶的方法，也就是說，蒸髮結晶適合溶解度隨溫度變化不大的物質，如：氯化鈉。

如硝酸鉀就屬於陡升型，氯化鈉屬於緩升型，所以可以用蒸髮結晶來分離出氯化鈉，也可以用降溫結晶分離出硝酸鉀。

實驗過程

在蒸發皿中進行，蒸發皿放於鐵架台的鐵圈上，倒入液體不超過蒸發皿容積的2/3，蒸發過程中不斷用玻璃棒攪拌液體，防止受熱不均，液體飛濺。看到有大量固體析出，或者僅餘少量液體時,停止加熱，利用餘熱將液體蒸乾過濾與蒸發相伴隨的往往有過濾。這裡介紹幾種常見的過濾方法：

1 常壓過濾，所用儀器有：玻璃漏斗、小燒杯、玻璃棒、鐵架台等。要注意的問題有：在疊濾紙的時候要儘量讓其與玻璃漏斗內壁貼近，這樣會形成連續水珠而使過濾速度加快。這在一般的過濾中與速度慢的區別還不太明顯，當要求用熱過濾時就有很大的區別了。比如說在製備KNO3時，如果你的速度太慢，會使其在漏斗中就因冷卻而使部分KNO3析出堵住漏斗口，這樣實驗效果就會不太理想。

2減壓過濾，所用儀器有：布氏漏斗、抽濾瓶、濾紙、洗瓶、玻璃棒、循環真空泵等。要注意的問題有：選擇濾紙的時候要適中，當抽濾瓶與循環真空泵連線好後用洗瓶將濾紙周邊潤濕，後將要過濾的產品轉移至其中（若有溶液部分要用玻璃棒引流）。降溫結晶先加熱溶液，蒸發溶劑成飽和溶液，此時降低熱飽和溶液的溫度，溶解度隨溫度變化較大的溶質就會呈晶體析出，叫降溫結晶。例如：當NaCl和KNO3的混合物中KNO3多而NaCl少時，即可採用此法，先分離出KNO3，再分離出NaCl。

與結晶相伴隨的往往有過濾。這裡介紹幾種常見的過濾方法：1 常壓過濾，所用儀器有：玻璃漏斗、小燒杯、玻璃棒、鐵架台等。要注意的問題有：在疊濾紙的時候要儘量讓其與玻璃漏斗內壁貼近，這樣會形成連續水珠而使過濾速度加快。這在一般的過濾中與速度慢的區別還不太明顯，當要求用熱過濾時就有很大的區別了。比如說在製備KNO3時，如果你的速度太慢，會使其在漏斗中就因冷卻而使部分KNO3析出堵住漏斗口，這樣實驗效果就會不太理想。2 減壓過濾，所用儀器有:布氏漏斗、抽濾瓶、濾紙、洗瓶、玻璃棒、循環真空泵等。要注意的問題有：選擇濾紙的時候要適中，當抽濾瓶與循環真空泵連線好後用洗瓶將濾紙周邊潤濕，後將要過濾的產品轉移至其中（若有溶液部分要用玻璃棒引流）。