实验报告 一、实验题目: 食盐晶体生长及观察 二、实验目的: 1、认识结晶的基本过程及实验原理; 2、了解食盐结晶的条件与结晶的过程; 5、观察食盐结晶的形态与晶体生长的过程。 三、实验原理 溶质以晶体的形式从溶液中析出的过程叫做结晶。定温定压时,饱和溶液中 所含溶质的量,称为该溶质在该温度、压力下的溶解度。 在一定量的溶剂(水)中一定的温度下,所能溶解的溶质量是有限的,溶质 在水中无法继续溶解时, 多余的溶质便沉在杯底,即使经过搅拌也无法令更多的 溶质溶解。此时杯中水溶液所能溶解的溶质已达最大量,称之为“饱和溶液” 。 溶剂中所能溶解的溶质未达最大量,此时的溶液称之为“未饱和溶液” ,如 果再继续加入少许溶质时,固体溶质会继续溶解。 利用较高温度配置溶液达到饱和后,再降低温度,水溶液在高温中溶解度较 高,一旦降温后溶解度也降低,但溶质的量不减,因此,水溶液的浓度大于最大 溶解度,此时的溶液称为“过饱和溶液” 。过饱和溶液是一种不稳定状态,过量 的溶质会伺机结晶析出而成为饱和溶液。 利用物质在水溶液中的溶解度对温度变化的差异, 将水溶液加热后配置成饱 和水溶液, 再将温热的饱和水溶液与过剩的溶质经由过滤分离后,当水溶液温度 降低时即成为过饱和水溶液,过剩的溶质会结晶析出形成晶体。 图1.氯化钠与纯碱的溶解度曲线 由上图两种具有代表性的物质溶解度曲线可以看出,结晶有两种方法:一为 蒸发溶剂结晶(如食盐溶解度受温度影响小的物质) ,二为冷却热饱和溶液(如 纯碱溶解度受温度影响大的物质) 。蒸发结晶—温度不变溶剂减少。降温结晶— 溶剂不变温度降低。 利用结晶可以分离部分水溶性物质, 对溶解度受温度变化影响不大的固体溶 液,一般用蒸发溶剂的方法得到晶体(即蒸发结晶),达到分离目的。对溶解度受 温度变化影响相当大的固体溶质,一般采用冷却其热饱和溶液的方法得到晶体 (即降温结晶),达到分离目的。 从微粒运动的观点看,溶解是溶质微粒离开溶质表面向溶剂里分散的过程; 结晶是分散在溶液里的溶质微粒向溶质表面聚集的过程。显然,溶解和结晶是相 反的两个过程。 四、实验用具和药品 实验用具:杯子(透明最好) 、热水、照相机 实验药品:粗食盐、细食盐 五、实验内容和步骤 步骤: 1、向容器中加 90 摄氏度水,搅拌至饱和(有剩盐) ; 2、冷却至室温,将上部水转入另一干净容器中; 3、选一大盐粒作为籽晶,置于容器底部; 4、缓慢蒸发(上盖一张带小孔的纸,待晶体生长到一定尺寸) ; 5、晶体拍照(用一角硬币作为参考物) 六、实验结果及分析 生长过程叙述: 当加入籽晶后,经过 36 小时,在籽晶的周围析出许多细小的立方形晶粒。 它们包覆在籽晶上, 形成所谓的多晶, 容器底部其它部位亦有细小立方晶粒出现。 这些晶粒缓慢长大,当长大到和籽晶的大小相等时,将不再长大。然而溶液中其 它规则晶粒是单晶。 这些的单晶随着时间的推移逐渐长大, 当长大到一定程度后, 体积将不再变化,而数量增多,互相接触,慢慢地粘附在一起,形成大片状的晶 体,聚集在容器的底部。 在实验中还发现,开始形成的多晶体,随着溶液的蒸发,两晶体相邻间的孔 隙处逐渐地被析出的晶体填充, 最后变成一个完整的类似单晶的形状。在溶液蒸 发的最后阶段,大量的晶体析出后,不再聚集在溶液中,而是沿着容器壁,向上 生长,最终使得容器的外边上也出现晶粒。 由于容器上部密封有限, 液面上漂浮灰尘,逐渐也析出浮在液面上的细小晶 体,此类晶体体积一般不会很大,只是数量多,形成面状的多晶体,能长满整个 液面,由于重量原因,当体积较大时会自动沉入溶液中。 总结此次实验,由于容器密封效果不够,导致大量灰土落入溶液中,使得溶 液表面上生长出大片的小晶体,待其重量达一定时,沉入溶液底部,遮盖住底部 的已生长的较大晶粒,影响了先前生长的晶粒的立方形态的保持。 图2以籽晶作为初晶和没有初晶形成的最后晶粒