​结晶度相关理论知识（结晶及影响结晶的因素有哪些）

结晶度相关理论知识（结晶及影响结晶的因素有哪些）

结晶是指溶质自动从过饱和溶液中析出形成新相的过程。当溶液的浓度等于溶质的溶解度时，该溶液称为饱和溶液，溶质的浓度超过溶解度时，该溶液则称为过饱和溶液，溶质的析出只能在过饱和溶液中才有可能析出。从溶液中析出的溶质大致可分为晶形沉淀和无定形沉淀。结晶作为一种精制提纯的方法，广泛地应用于医药、农药、染料等生产中。

结晶是从均一的溶液中析出固相晶体的过程，通常包含三个步骤：即过饱和溶液的形成，晶核的生成与晶体的成长。

制备过饱和溶液一般有4种方法：

1.冷却结晶：使溶液冷却降温成过饱和溶液而析出结晶，常用方法之一。

2.化学反应结晶：调节溶液的PH值或加入反应剂，生成溶解度更小的新物质，使其浓度超过它的溶解度而析出结晶。氨基酸等两性化合物，常利用它们在等电点时溶解度小的原理，只需调节溶液的PH值就可以获得结晶。

3.蒸发结晶：在常压或者减压下加热蒸发，除去部分溶剂，使溶液达到过饱和而析出结晶。为了避免产物在高温下易破坏，生成合成药物一般多采用减压蒸发。

4.盐析结晶：在溶液中添加某些物质，从而使溶质在溶剂中溶解度降低而析出。加入的物质既可以是固体，也可以是液体。常用的有氯化钠、硫酸铵等盐类和甲醇、乙醇、丙酮等有机溶剂。

晶核的生成

晶核的形成是一个新相产生的过程，晶核的生成的速度与过饱和度及温度相关，在一定温度下成核速度速度随过饱和度的增加而加快，但超过某一值时，反而会使溶液的分子运动减慢，黏度增加，成核受到阻碍。温度对过饱和度也有影响，一般温度升高时，过饱和度降低，所以温度对成核速度的影响要以温度和过饱和度的相互消长程度来决定。实际情况是成核速度开始随温度升高而升高，达到最大值后，温度继续升高，成核速度反而降低。

晶体的成长

在饱和溶液中，晶核一经形成，立即开始长成晶体，同时还在不断生成新的晶核，得到晶体的大小，决定于晶核生成速度与晶体成长速度两者的对比关系。若晶体成长速度大大超过晶核生成速度，过饱和度主要用来使晶体成长，则可得到粗大而有规则的晶体；反之过饱和度主要用来生成新的晶核，则所得到的晶体颗粒参差不齐，晶体细小，甚至呈无定形。

在工业生产中，通常希望得到颗粒大、均匀的晶体，可以使后续的过滤、洗涤和干燥操作比较方便，同时产品质量也可提高。

影响晶体大小的因素主要有溶液的过饱和度、温度、搅拌速度等。一般来说过饱和度增加，所得晶体细小。温度的影响比较复杂，当溶液快速冷却时，达到过饱和度较高，所得晶体也较细，而缓慢冷却常得到大颗粒。搅拌能促使成核和加速扩散，提高晶核成长的速度，但超过一定范围后，效果就不显著。相反搅拌越快，晶体越细。

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