结晶原理.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,结晶原理,名词,1,溶解度,一定温度下，某种物,100g,水,(,或其它溶剂,),里达到饱和状态时所溶解的克数。,2.,饱和溶液：当溶液中溶质浓度等于该溶质在同等条 件下的饱和溶解度时，该溶液称为饱和溶液。,3.,过饱和溶液：溶质浓度超过饱和溶解度时，该溶液称之为过饱和溶液，溶质只有在过饱和溶液中才能析出,。,4,超溶解度曲线,Ss,普通的溶解度曲线,TT,代表溶液过饱和而能,自发地产生晶核的浓度曲,线,(,超溶解度曲线,),超溶解,度曲线的位置却不固定,要,受很多因素的影响,稳定区,SS,曲线下方,亚稳定区,SS,曲线和,TT,曲线之间的区域为亚稳定区，,此刻如不采取一定的手段（如加入晶核），溶液可长,时间保持稳定介于饱和溶解度曲线和过饱和溶解度曲,线之间的区域，可以进一步划分刺激结晶区和养晶区,不稳定区,在,TT,曲线的上半部的区域，在该区域任意,一点溶液均能自发形成结晶,结晶的概念,溶液中的溶质在一定条件下，因分子有规则的排列而结合成晶体，晶体的化学成分均一，具有各种对称的晶体，其特征为离子和分子在空间晶格的结点上呈规则的排列,固体有结晶和无定形两种状态,1.,结晶,析出速度慢，溶质分子有足够时间进行排列，粒子排列有规则,2.,无定形固体,析出速度快，粒子排列无规则,1.,只,有同类分子或离子才能排列成晶体，因此结晶过程有良好的选择性。,通过结晶，溶液中大部分的杂质会留在母液中，再通过过滤、洗涤，可以得到纯度较高的晶体。,2.,结晶过程具有成本低、设备简单、操作方便，广泛应用于氨基酸、有机酸、抗生素、维生素、核酸等产品的精制。,结晶操作的特点,结晶过程的实质,结晶 是指溶质自动从过饱和溶液中析出，形成,新相的过程,这一过程包括：,1.,溶质分子凝聚成固体,2.,分子有规律地排列在一定晶格中,这一过程与表面分子化学键力变化有关，因此，结晶,过程是一个表面化学反应过程,结晶的步骤,1.,过饱和溶液的形成,2.,晶核的形成,3.,晶体生长,其中，,溶液达到过饱和状态是结晶的前提；,过饱和度是结晶的推动力,。,过饱和溶液的形成,1.,热饱和溶液冷却,2.,部分溶剂蒸发法,（等温结晶法）,3.,真空蒸发冷却法,4.,化学反应结晶,4.,化学反应结晶,加入反应剂产生新物质，当该新物质的溶解度超过饱和溶解度时，即有晶体析出；,其方法的实质是利用化学反应，对待结晶的物质进行修饰，一方面可以调节其溶解特性，同时也可以进行适当的保护；,晶核的形成,过饱和溶液是不稳定的，容易析出其中过量的溶质而产生晶核；然后晶核长大，成为宏观的晶体。要使晶核能够产生而且能够长大，需要有一个推动力，这个推动力是一种浓度差，也就是溶液的过饱和度,。,按照动力学理论，在数量级为,纳米级的,各运动单元（,晶核可由溶质的分子、,原子、离子,),的位置、速度、能量、浓度等都有很大的波动。由于这种波动现,象的存在，各运动单元经常能进入另一个单元的力场中，而立即结合在一起。,虽然它们也很可能又迅速分开，但它们确能结合在一起，而且继续与第三个,及更多的单元结合，这种结合成为线体。,A1+A1A2 A2+A1A3,.Am-1+A1Am,此处,A,，为单一的运动单元，数字表示线体中的单元数。当,m,值增大至某,种限度，线体可称为晶胚。根据溶液过饱和度的不同，晶胚生长至某一定,大小时，能与溶液建立热力学平衡而存在，这种长大了的晶胚称为晶核,二次成核：,二次成核就是溶液里受晶浆中存在宏观晶体的影响,而形成晶核的过程。在绝大多数的结晶器中，二次成核,是形成晶核的主要来源。,1,流体剪应力成核 当过饱和溶液以较大的流速流动时，与正在生长中的晶体表面发生相对运动，在流体边界层中存在的剪应力的作用下将一些附着于晶体之上的粒子扫落，而成为新的晶核,2,接触成核,(,碰撞成核,),晶体在与外部物体,(,包括另一粒晶体,),碰撞时会产生大量碎片，其中粒度较大的就是新的晶核,晶体的生长：晶核长大的过程,影响晶体生长速度的因素,杂质,：改变晶体和溶液之间界面的滞留层特性，影响溶质长入晶体、改变晶体外形、因杂质吸附导致的晶体生长缓慢。,搅拌,：加速晶体生长、加速晶核的生成。,温度,：促进表面化学反应速度的提高，增加结晶速度。,