文档介绍：第十章结晶结晶是固体物质以晶体状态从蒸气、溶液或熔融物中析出的过程。在化工生产中,常遇到的情况是固体物质从溶液中结晶出来,以达到溶质与溶剂分离的目的,本章重点讨论这种结晶过程。结晶在化工生产中的应用主要是分离和提纯,它不仅能从溶液中提取固体溶质,而且能使溶质与杂质得以分离,提高纯度。由于结晶制取的固体产品纯度高,外表美观,形状规范,便于干燥、包装、运输和储存,所以它在生产中得到广泛应用,是一个重要的化工单元操作。第一节结晶过程的理论基础一、基本概念(1)晶体是内部结构的质点元素(原子、离子或分子)作三维有序规则排列的固体物质,具有规则的几何外形。晶体中每一宏观质点的物理性质和化学组成都相同。当物质在不同的条件下结晶时,所成晶体的形状、大小、颜色等可能不同。例如,因结晶温度的不同,碘化***的晶体可能是黄色或是红色;***化钠从纯水溶液中结晶时,为立方晶体,但若水溶液中含有少量尿素,则形成八面体的结晶。物质从水溶液中结晶出来,有时形成晶体水合物。晶体水合物中所含有的水分子,称为结晶水。结晶水的存在不仅影响晶体的形状,也影响晶体的性质。例如,CuSO4溶液在240℃以上结晶时,得到的是白色三棱形针状无水硫酸铜(CuSO4)晶体;而在常温结晶时,得到的则是含有5个结晶水的蓝色大颗粒的CuSO4·5H2O晶体。晶体从溶液中析出后,便可进一步用沉降、过滤、离心分离等方法使其与溶液分离。结晶出来的晶体和剩余的溶液所构成的混合物称为晶浆。分离出晶体后剩余的溶液称为母液。为了保证结晶产品的纯度,生产中,通常在对晶浆进行母液分离后,再用适当的溶剂对固体进行洗涤,以尽量除去由于粘附和包藏母液所带来的杂质。二、(1)溶解度一定条件下,溶解达平衡时的溶液称为饱和溶液,饱和溶液中溶质的浓度称为此条件下该溶质的溶解度。溶质浓度超过溶解度的溶液称为过饱和溶液。显然,溶质可以继续溶解于未饱和的溶液中,直至达到饱和为止。过饱和溶液析出过多的溶质后成为饱和溶液,即结晶只能在过饱和溶液中进行。溶解度常用的表示方法有:溶质在溶液中的质量分数、kg溶质∕100kg溶剂以及mol溶质∕㎏溶剂等。物质的溶解度与其化学性质、溶剂的性质及温度有关。一定物质在一定溶剂中的溶解度主要随温度变化,而随压强的变化很小,常可忽略不计。因此溶解度的数据通常用溶解度对温度所标绘的曲线来表示。(2)溶解度曲线以溶解度为纵坐标,以温度为横坐标,标绘出溶解度随温度变化的关系曲线,这条曲线称为溶解度曲线。某种物质的溶解度曲线就是该物质的饱和溶液曲线。各种物质的溶解度曲线可通过实验确定,图10-1为某些常见盐在水中的溶解度曲线。从图10-1中可以看出,溶解度曲线有三种类型:第一类是曲线比较陡,表明这些物质的溶解度随温度升高而明显增大,如KNO3、Al2(SO4)3等;第二类是曲线比较平坦,表明溶解度受温度的影响并不显著,如NaCl、KCl等;第三类是溶解度曲线有折点,表明物质的组成有所改变,,溶解度随温度的升高而增大,,溶解度随温度的升高而缓慢下降。