A. 如何做结晶
【原理】从饱和溶液制取晶体有两种方法:对于溶解度受温度影响不大的固体溶质,常用蒸发溶剂的方法。而对于随温度升高溶解度显着增大的固体溶质,如硫酸铜、明矾、硝酸钾等,常用冷却热饱和溶液的方法。
【用品】烧杯、表面皿、铁架台、酒精灯、石棉网、漏斗、量筒、玻璃棒、镊子、滤纸、细线、硫酸铜晶体(CuSO4·5H2O)。
【操作】
1、制取小晶体 在盛100mL水的烧杯里,加入研细的硫酸铜粉末10g,同时加1mL稀硫酸(防止硫酸铜水解),加热,使晶体完全溶解。继续加热到80—90℃,趁热过滤,滤液流入一洗净并用热水加温过的烧杯里,加盖静置。经几小时或一夜,将会发现杯底有若干颗小晶体生成.
2、小晶体的长大 拣取一颗晶形比较完整的晶体,用细线系住,悬挂在盛饱和硫酸铜溶液的烧杯里,并加盖静置。每天再往烧杯里加入少量微热的饱和硫酸铜溶液,小晶体会逐渐长大,成为一块大晶体。
成败关键
(1)所用试剂必须纯净,如含有杂质就很难获得完整的晶形。
(2)控制溶液的浓度,如果溶液过浓,析晶速率太快,不易形成晶形完整的晶体;如超过饱和溶液浓度不大,结晶速率太慢,小晶体慢慢长大。制备小晶体时,用高于室温20℃—30℃的饱和溶液;以后添加的饱和溶液应是高于室温15℃—20℃的溶液,每次加入量约为原溶液的1/10,添加时要把晶体取出,等溶液温度均匀后再把晶体浸入。
(3)注意环境温度的变化,应使饱和溶液缓慢冷却,可用布或棉花把烧杯包好。白天温度较高时可把晶体取出,到晚上再放回溶液中。
(4)所用容器必须洁净,要加盖以防灰尘落入。
3、小晶体的制取 一次结晶,析出的晶体如果太小,可拣取几颗晶形完整的,用高于室温的饱和溶液再进行培养,使其长大到可以用细线系住。也可以在滤液中挂入细线,当溶液冷却时便在细线上析出小晶体,保留一颗晶形完整的(其余剥掉)做晶种,按步骤2操作使其长大。
4、明矾、重铬酸钾、硫酸镍等物质,都易培养成晶形完整的大晶体,也可在家中采用蒸发溶剂的方法制取明矾大晶体。
B. 晶体材料制备的方法有哪些,简述其原理
人工晶体的制备就是把组成晶体的基元(原子、分子或离子)解离后又重新使它们组合的过程。按照晶体组分解离手段的不同,人工晶体的制备主要有三大类:熔体法、溶液法和气相法。
一种晶体选择何种技术生长,取决于晶体的物理、化学性质和应用要求。选择的一般原则是:
♣有利于快速生长出具有较高实用价值、符合一定技术要求的晶体;
♣有利于提高晶体的完整性,严格控制晶体中的杂质和缺陷;
♣有利于提高晶体的利用率、降低成本。生长大尺寸的晶体始终是晶体生长工作者追求的
重要目标;
♣有利于晶体的后加工和器件化;
♣有利于晶体生长的重复性和产业化;
⒈溶液法生长
溶液法的基本原理是将原料(溶质)溶解在溶剂(如水)中,采取适当的措施造成溶液的过饱和状态,使晶体在其中生长。具体地包含有水溶液法、水热法与助熔剂法等。
⑴降温法
基本原理:
利用物质大的溶解度和较大的正溶解度温度系数,在晶体生长过程中逐渐降低温度,使析出的溶质不断在晶体上生长。
关键:晶体生长过程中掌握适合的降温速度,使溶液始终处在亚稳态区内并维持适宜的过
饱和度。
要求:物质溶解度温度系数不低于1.5g/kg℃。
⑵恒温蒸发法
基本原理:
将溶剂不断蒸发,使溶液保持在过饱和状态,从而使晶体不断生长。
特点:
比较适合于溶解度较大而溶解度温度系数很小或者是具有负温度系数的物质。与流动法一样也是在恒温条件下进行的。
(3)温差水热法
基本原理:
使用特殊设计的装置,人为地创造一个高温高压环境,由于高温高压下水的解离常数增大、黏度大大降低、水分子和离子的活动性增加,可使那些在通常条件下不溶或难溶于水的物质溶解度、水解程度极大提高,从而快速反应合成新的产物。
C. 如何在家制作简单晶体
首先准备100克明矾的结晶体或者粉末,12克的硫酸铬钾,将以上原料混合后,用400ml的开水溶解在烧杯中,然后自然冷却静置数天。几天后把烧杯溶液倒出,你会发现在烧杯的底部有一些晶体形成。
一、准备材料
1.100克明矾的结晶体或者粉末。
2.12克的硫酸铬钾,作用是控制颜色。
二、制作晶体的种子
1.将以上原料混合后,用400ml的开水溶解在烧杯中,然后自然冷却静置数天。注意水的温度要高于92.5摄氏度,也就是水烧开后马上倒入。
2.几天后把烧杯溶液倒出,你会发现在烧杯的底部有一些晶体形成。
3.然后把这些晶体取出放在干净的容器内,从中挑出较大的晶体作为种子。
三、让晶体开始生长
1.把刚才倒出的溶液用滤纸过滤后倒回烧杯中,因为要制作出纯净和表面光滑的矿物晶体,溶液中的微型结晶必须过滤掉。
2.用透明的鱼线把刚刚挑出晶体种子绑好,准备一个纸板和小棍,把绑好的晶体悬挂在烧杯中央部位,注意上下左右都要保持距离。
3.等待一段时间后,烧杯里的水分蒸发,烧杯里溶液的浓度开始改变。
4.这时候可以取出底部一些晶体,用于后面晶体的制作。
5.将晶体种子重新放入过滤过的溶液后,静置数天,可以看到晶体比之前放进去长大了好多,而且还长了另外两颗小的晶体,形状也变成八面体了;保持隔几天就过滤一次的习惯,这样你做的矿物晶体会更漂亮。
6.用钳子把两个小晶体夹碎,目的是不影响大块晶体的生长;如果溶液因过滤的次数太多而导致浓度下降太多,就需要配置新的溶液。
7.两个月后,晶体变的大多了,取出后用干净的纸巾擦干,一个人造矿物晶体就这么制作好啦!