itslabtime.com

化学 · 溶液 · 溶解

冷却重结晶与析出量

将以较高温度溶解的溶质制成的溶液,冷却后可以产生晶体,因为溶解度降低。 冷却后,部分溶质仍然溶解。

相关实验:冷却重结晶 →
冷却重结晶
冷却重结晶实验场景 →

意义与机制

重结晶是一种通过利用温度等因素引起的溶解度差异,使溶质重新以固体晶体形式获得的工艺。在冷却重结晶中,将高温、饱和溶液冷却。

如果温度降低,以及可熔的材料量减少,那么过量的溶质就会析出。 实际的晶体形成需要同时具备成核和生长时间,因此平衡状态下的量可能不会立即出现。

关系与条件

溶解的初始质量减去最终温度下可保持溶解的最大质量,即为平衡结晶产率。如果差值为负,则产率设置为 0;采用一致的水-质量比。

计算假设没有溶剂损失,也没有化学反应发生,并且假设系统已经达到足够的平衡。 在实际纯化过程中,杂质的溶解度和过滤过程中的损失同样重要。

观察实验中需要注意的事物

总溶质 = 溶解的溶质 + 晶体保持不变。如果末温度时添加的溶质少于溶解极限,则沉淀量为 0 g。

这是一个虚拟物质 A 和 B 的教学表格。这并非实际试剂数据。 假设 0~100 °C,1 atm,单位为 g/100 g 水,并在此间进行线性插值。 仅运行在初始状态下完全溶解的溶液。 这是一个恒定的水量/平衡冷却模型,不考虑蒸发、成核、过饱和以及生长速率和过滤损失。 屏幕上显示的冷却时间仅为表示,并非实际冷却速度或恢复率的预测。

关键关系与符号

析出量 = max(0, m₀ − S(T 结束) × 水量/100)

符号及公式中使用的单位
符号含义单位
m₀初始溶解溶质的质量g
S(T_final)最终温度下的溶解度g/100 g 水

工作实例

计算在不发生蒸发或损失的情况下,析出量的公式是什么?

仅溶解于最终温度时的量,会保留在溶液中。超过该量的溶质,会以晶体形式出现。

常见误解

  • 如果冷却,最初溶解的溶质不会完全恢复成晶体形式。

通过实验探索这个概念

参考文献

OpenStax · 化学 2e (英文)