過(guò)飽和度? 溶液質(zhì)量濃度等于溶解度的溶液稱為飽和溶液;低于溶質(zhì)的溶解度時(shí),為不飽和溶液;大于溶解度時(shí),稱為過(guò)飽和溶液。同一溫度下,過(guò)飽和溶液與飽和溶液間的濃度差稱為過(guò)飽和度。各種物系的結(jié)晶都不同程度地存在過(guò)飽和度,過(guò)飽和度是結(jié)晶過(guò)程必不可少的推動(dòng)力。過(guò)飽和溶液性質(zhì)很不穩(wěn)定,只要稍加震動(dòng)或向它投入一小粒溶質(zhì)時(shí),那些含在過(guò)飽和溶液中的多余溶質(zhì),便會(huì)從溶液中分離出來(lái),直到溶液變成飽和溶液為止。
在適當(dāng)?shù)臈l件下,可制備過(guò)飽和溶液。其條件為:溶液要純潔,未被雜質(zhì)或灰塵所污染;裝溶液的容器要干凈;溶液要緩慢降溫;不使溶液受到攪拌、震蕩、超聲波的振動(dòng)或刺激。某些溶液降到飽和溫度時(shí),不會(huì)有晶體析出,要降低到更低的溫度,甚至要降到飽和溫度以下才有晶體析出。這種低于飽和溫度的溫度差稱為過(guò)冷度。如硫酸鎂水溶液可以維持到飽和溫度以下17℃而不結(jié)晶。
如圖14—2超溶解度曲線和溶解度曲線將濃度—溫度圖分割為3個(gè)區(qū)域:在AB線以下的區(qū)域?yàn)榉€(wěn)定區(qū),在此區(qū)域溶液尚未達(dá)到飽和,因此沒(méi)有結(jié)晶的可能:CD線以上為不穩(wěn)定區(qū),也即在此區(qū)域中,溶液能自發(fā)地產(chǎn)生晶核;AB和CD線之間的區(qū)域稱介穩(wěn)區(qū),在此區(qū)域中,溶液雖處于過(guò)飽和狀態(tài),但不會(huì)自發(fā)地產(chǎn)生晶核,如果在溶液中加入晶種,晶種會(huì)逐漸增大,促使溶液結(jié)晶,故可視為介穩(wěn)區(qū)決定了誘導(dǎo)結(jié)晶時(shí)的濃度和溫度間的關(guān)系。
超溶解度曲線、介穩(wěn)區(qū)及不穩(wěn)區(qū)這些概念,對(duì)結(jié)晶操作具有重要的實(shí)際意義。例如,在結(jié)晶過(guò)程中,將溶液控制在介穩(wěn)區(qū)且在較低的過(guò)飽和度內(nèi),則在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)只能有少量的晶核產(chǎn)生,而且主要是加入晶種的長(zhǎng)大,于是可得到粒度大而均勻的結(jié)晶產(chǎn)品;反之,將溶液控制在不穩(wěn)區(qū)且在較高的過(guò)飽和度內(nèi),則會(huì)有大量的晶核產(chǎn)生,于是所得產(chǎn)品中晶粒必然很小。
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