相信你一定已经看过一些晶体的教程(如果没有等看完这篇再去看也无妨),你一定惊讶于这些透明的溶液里面怎么会出来这些可耐的小家伙,现在就让我来告诉你一些吧。
首先我们要知道结晶的过程。对于溶剂法而言,首先是溶液饱和了(注意
只有饱和了才能析晶),之后溶液会自己长出几个凝结核(你也可以自己加,比如说用晶籽,即小晶核,还可以用灰尘、纸巾等),然后随着溶液的蒸发或者是降温,越来越多的物质析出了,他们纷纷靠向这些先行者——凝结核,然后他们团成团,越滚越大,就像滚雪球一样,滚成了我们看到的晶体。
你不能让结晶太快,否则分子会来不及到达指定的位置(就像人太挤然后乱成一锅粥),但后面的物质还在源源不断的涌过来,所以问题会越来越大,导致我们看到的缺陷(当然晶体缺陷成因不止这一种)。当凝结核过多的时候他们也会撞车,然后造成晶簇、大饼之类的东西。
其次,我们还要知道有个过饱和态存在。即虽然到了该析出晶体的温度,却还没有晶体析出,这是因为溶液里面的溶质往往比较淡定(特别是降到常温之后)。他们常常会晚到几摄氏度。因此你也要淡定,
不要看到晶体没析出就去搅和一下,这样会使溶质大量析出的(因为你破坏了溶液的和谐与稳定,还给了溶质凝结核)。So,在析晶的时候不要去动它,让它安静地碎觉觉吧
。
当然如果你给它们几个凝结核(注意要在溶液近饱和的时候加进去,否则结果同上段描述的,虽然晶籽或多或少会有溶解,不过只要保证晶籽长大之后比原来的大你就赚了),他们会生长得更好,特别是晶籽比较多的时候。因为他们有了自己人生的方向。而且我们能看到的晶籽往往比溶液自己长出的凝结核的表面积大很多。当然你也要小心晶籽上原有的事故扩大化。
根据上面的内容我们可以把溶液这么分。常温饱和、常温不饱和、常温过饱和、热不饱和、热饱和、热过饱和。我们一般在用的是常温饱和 和 热饱和、热不饱和。
这六个名字按前缀分可以分成常温溶液和热溶液。一般而言,温度越高结出的晶体越好,对于水而言30~70℃似乎是不错的温度,不过由于一直让溶液温度这么高很难,普通实验党一停止加热溶液马上就冷却了,故此不必太过追求这一点。
根据后缀分,可以分为过饱和、饱和、不饱和。学过溶解度的都知道(如果你还不知道溶解度、溶解度曲线什么的,建议去百度百科补习一下,不难的),这和单位溶剂中的溶质有关系。一般而言三者结晶的好坏按从好到坏是不饱和、饱和、过饱和。当然在常温下饱和和常温下不饱和没有太大区别。
我们常用的三种方法的优劣如下:
(1)常温饱和:即常温下加到饱和状态,使其析晶。也叫蒸发析晶。制作周期较长,但是晶体一般比较好(投入越大回报越大)。
(2)热不饱和:我要说明一下,这个热不饱和一般是指在热溶液中没达到饱和,但降至常温后到达饱和,开始析晶(如果常温还不饱和就和常温不饱和法一样啦)。这种方法如果控制得当,那么可以既快又好,当然我们难以保证此次都有好运气。
(3)热饱和:对于溶解度变化大的晶体而言,这种方法极易出现大饼,溶解度小的也容易不透明。不过由于这种方法速度快,对于那些对透明度要求不高的(如入门者刚做的晶体,各种晶簇,玫瑰什么的),这真是极好的