晶体简介及结晶是什么?

晶体简介及结晶是什么?

晶体有三个特征：(1)晶体有一定的几何外形；(2)晶体有固定的熔点；(3)晶体有各向异性的特点.
固态物质有晶体与非晶态物质(无定形固体)之分,而无定形固体不具有上述特点.
组成晶体的结构粒子(分子、原子、离子)在空间有规则地排列在一定的点上,这些点群有一定的几何形状,叫做晶格.排有结构粒子的那些点叫做晶格的结点.金刚石、石墨、食盐的晶体模型,实际上是它们的晶格模型.
晶体按其结构粒子和作用力的不同可分为四类：离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体.
具有整齐规则的几何外形、固定熔点和各向异性的固态物质,是物质存在的一种基本形式.固态物质是否为晶体,一般可由X射线衍射法予以鉴定.
晶体内部结构中的质点(原子、离子、分子)有规则地在三维空间呈周期性重复排列,组成一定形式的晶格,外形上表现为一定形状的几何多面体.组成某种几何多面体的平面称为晶面,由于生长的条件不同,晶体在外形上可能有些歪斜,但同种晶体晶面间夹角(晶面角)是一定的,称为晶面角不变原理.
晶体按其内部结构可分为七大晶系和14种晶格类型.晶体都有一定的对称性,有32种对称元素系,对应的对称动作群称做晶体系点群.按照内部质点间作用力性质不同,晶体可分为离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体等四大典型晶体,如食盐、金刚石、干冰和各种金属等.同一晶体也有单晶和多晶(或粉晶)的区别.在实际中还存在混合型晶体
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.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,纯碱(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.但是却同时存在着组成物质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.
结晶知识集
结晶
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,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,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,且沸点较高,晶体上吸附的溶剂不易除去,是其缺点.乙醚虽是常用的溶剂,但是若有其它适用的溶剂时,最好不用乙醚,因为一方面由于乙醚易燃、易爆,使用时危险性特别大,应特别小心；另一方面由于乙醚易沿壁爬行挥发而使欲纯化的化学试剂在瓶壁上析出,以致影响结晶的纯度.
(结晶)
在选择溶剂时必须了解欲纯化的化学试剂的结构,因为溶质往往易溶于与其结构相近的溶剂中―“相似相溶”原理.极性物质易溶于极性溶剂,而难溶于非极性溶剂中；相反,非极性物质易溶于非极性溶剂,而难溶于极性溶剂中.这个溶解度的规律对实验工作有一定的指导作用.如：欲纯化的化学试剂是个非极性化合物,实验中已知其在异丙醇中的溶解度太小,异丙醇不宜作其结晶和重结晶的溶剂,这时一般不必再实验极性更强的溶剂,如甲醇、水等,应实验极性较小的溶剂,如丙酮、二氧六环、苯、石油醚等.适用溶剂的最终选择,只能用试验的方法来决定.