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影响固体难溶物溶解度的因素。如何解释粒度大的难溶物质比粒度小的溶解度反而大这一现象

来源:新能源网
时间:2024-08-17 11:23:10
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影响固体难溶物溶解度的因素。如何解释粒度大的难溶物质比粒度小的溶解度反而大这一现象【专家解说】:基本解释     1.物质从液态(溶液或熔融状态)或气态形成晶体。   2.晶体,即

【专家解说】:基本解释     1.物质从液态(溶液或熔融状态)或气态形成晶体。   2.晶体,即原子、离子或分子按一定的空间次序排列而形成的固体。也叫结晶体。   3.比喻珍贵的成果。例如:劳动的结晶/爱情的结晶。    详细解释  1. 热的饱和溶液冷却后,溶质以晶体的形式析出这一过程叫结晶。   2. 即结晶体。   3. 比喻珍贵的成果。   艾青 《给乌兰诺娃》诗:“不是天上的仙女,却是人间的女神,比梦更美,比幻想更动人--是劳动创造的结晶。” 王朝闻 《艺术创作有特殊规律》:“这是形象思维方法的卓越成就,是想像与思考的结晶。” [结晶原理】  溶质从溶液中析出的过程,可分为晶核生成(成核)和晶体生长两个阶段,两个阶段的推动力都是溶液的过饱和度(溶液中溶质的浓度超过其饱和溶解度之值)。晶核的生成有三种形式:即初级均相成核、初级非均相成核及二次成核。在高过饱和度下,溶液自发地生成晶核的过程,称为初级均相成核;溶液在外来物(如大气中的微尘)的诱导下生成晶核的过程,称为初级非均相成核;而在含有溶质晶体的溶液中的成核过程,称为二次成核。二次成核也属于非均相成核过程,它是在晶体之间或晶体与其他固体(器壁、搅拌器等)碰撞时所产生的微小晶粒的诱导下发生的。   对结晶操作的要求是制取纯净而又有一定粒度分布的晶体。晶体产品的粒度及其分布,主要取决于晶核生成速率(单位时间内单位体积溶液中产生的晶核数)、晶体生长速率(单位时间内晶体某线性尺寸的增加量)及晶体在结晶器中的平均停留时间。溶液的过饱和度,与晶核生成速率和晶体生长速率都有关系,因而对结晶产品的粒度及其分布有重要影响。在低过饱和度的溶液中,晶体生长速率与晶核生成速率之比值较大(见图),因而所得晶体较大,晶形也较完整,但结晶速率很慢。在工业结晶器内,过饱和度通常控制在介稳区内,此时结晶器具有较高的生产能力,又可得到一定大小的晶体产品。   晶体在一定条件下所形成的特定晶形,称为晶习。向溶液添加或自溶液中除去某种物质(称为晶习改变剂)可以改变晶习,使所得晶体具有另一种形状。这对工业结晶有一定的意义。晶习改变剂通常是一些表面活性物质以及金属或非金属离子。   晶体在溶液中形成的过程称为结晶。结晶的方法一般有2种:一种是蒸发溶剂法,它适用于温度对溶解度影响不大的物质。沿海地区“晒盐”就是利用的这种方法。另一种是冷却热饱和溶液法[1]。此法适用于温度升高,溶解度也增加的物质。如北方地区的盐湖,夏天温度高,湖面上无晶体出现;每到冬季,气温降低,石碱(Na2CO3·10H2O)、芒硝(Na2SO4·10H2O)等物质就从盐湖里析出来。在实验室里为获得较大的完整晶体,常使用缓慢降低温度,减慢结晶速率的方法。   人们不能同时看到物质在溶液中溶解和结晶的宏观现象,但是溶液中实际上同时存在着组成物质的微粒在溶液中溶解与结晶的两种可逆的运动。通过改变温度或减少溶剂的办法,可以使某一温度下溶质微粒的结晶速率大于溶解的速率,这样溶质便会从溶液中结晶析出。 [结晶知识】  在结晶和重结晶纯化化学试剂的操作中,溶剂的选择是关系到纯化质量和回收率的关键问题。选择适宜的溶剂时应注意以下几个问题: 1.  选择的溶剂应不与欲纯化的化学试剂发生化学反应。例如脂肪族卤代烃类化合物不宜用作碱性化合物结晶和重结晶的溶剂;醇类化合物不宜用作酯类化合物结晶和重结晶的溶剂,也不宜用作氨基酸盐酸盐结晶和重结晶的溶剂。 2.  选择的溶剂对欲纯化的化学试剂在热时应具有较大的溶解能力,而在较低温度时对欲纯化的化学试剂的溶解能力大大减小。 3.  选择的溶剂对欲纯化的化学试剂中可能存在的杂质或是溶解度甚大,以便能使杂质在欲纯化的化学试剂结晶和重结晶时留在母液中,在结晶和重结晶时不随晶体一同析出;或是溶解度甚小,以便能使杂质在欲纯化的化学试剂加热溶解时,很少在热溶剂溶解,在热过滤时被除去。 4.  选择的溶剂沸点不宜太高,以免该溶剂在结晶和重结晶时附着在晶体表面不容易除尽。   用于结晶和重结晶的常用溶剂有:水、甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯、氯仿、冰醋酸、二氧六环、四氯化碳、苯、石油醚等。此外,甲苯、硝基甲烷、乙醚、二甲基甲酰胺、二甲亚砜等也常使用。二甲基甲酰胺和二甲亚砜的溶解能力大,当找不到其它适用的溶剂时,可以试用。但往往不易从溶剂中析出结晶,