食盐晶体生长实验报告

实验报告

一、实验题目：

食盐晶体生长及观察

二、实验目的：

1、认识结晶的基本过程及实验原理；

2、了解食盐结晶的条件与结晶的过程；

5、观察食盐结晶的形态与晶体生长的过程。

三、实验原理

溶质以晶体的形式从溶液中析出的过程叫做结晶。定温定压时，饱和溶液中所含溶质的量，称为该溶质在该温度、压力下的溶解度。

在一定量的溶剂（水）中一定的温度下，所能溶解的溶质量是有限的，溶质在水中无法继续溶解时，多余的溶质便沉在杯底，即使经过搅拌也无法令更多的溶质溶解。此时杯中水溶液所能溶解的溶质已达最大量，称之为“饱和溶液”。

溶剂中所能溶解的溶质未达最大量，此时的溶液称之为“未饱和溶液”，如果再继续加入少许溶质时，固体溶质会继续溶解。

利用较高温度配置溶液达到饱和后，再降低温度，水溶液在高温中溶解度较高，一旦降温后溶解度也降低，但溶质的量不减，因此，水溶液的浓度大于最大溶解度，此时的溶液称为“过饱和溶液”。过饱和溶液是一种不稳定状态，过量的溶质会伺机结晶析出而成为饱和溶液。

利用物质在水溶液中的溶解度对温度变化的差异，将水溶液加热后配置成饱和水溶液，再将温热的饱和水溶液与过剩的溶质经由过滤分离后，当水溶液温度降低时即成为过饱和水溶液，过剩的溶质会结晶析出形成晶体。

图1.氯化钠与纯碱的溶解度曲线

由上图两种具有代表性的物质溶解度曲线可以看出，结晶有两种方法：一为蒸发溶剂结晶（如食盐溶解度受温度影响小的物质），二为冷却热饱和溶液（如纯碱溶解度受温度影响大的物质）。蒸发结晶—温度不变溶剂减少。降温结晶—溶剂不变温度降低。

利用结晶可以分离部分水溶性物质，对溶解度受温度变化影响不大的固体溶液，一般用蒸发溶剂的方法得到晶体(即蒸发结晶)，达到分离目的。对溶解度受温度变化影响相当大的固体溶质，一般采用冷却其热饱和溶液的方法得到晶体(即降温结晶)，达到分离目的。

从微粒运动的观点看，溶解是溶质微粒离开溶质表面向溶剂里分散的过程；结晶是分散在溶液里的溶质微粒向溶质表面聚集的过程。显然，溶解和结晶是相反的两个过程。

四、实验用具和药品

实验用具：杯子（透明最好）、热水、照相机

实验药品：粗食盐、细食盐

五、实验内容和步骤

步骤：

1、向容器中加90摄氏度水，搅拌至饱和（有剩盐）；

2、冷却至室温，将上部水转入另一干净容器中；

3、选一大盐粒作为籽晶，置于容器底部；

4、缓慢蒸发（上盖一张带小孔的纸，待晶体生长到一定尺寸）；

5、晶体拍照（用一角硬币作为参考物）

六、实验结果及分析

生长过程叙述：

当加入籽晶后，经过36小时，在籽晶的周围析出许多细小的立方形晶粒。它们包覆在籽晶上，形成所谓的多晶，容器底部其它部位亦有细小立方晶粒出现。这些晶粒缓慢长大，当长大到和籽晶的大小相等时，将不再长大。然而溶液中其它规则晶粒是单晶。这些的单晶随着时间的推移逐渐长大，当长大到一定程度后，体积将不再变化，而数量增多，互相接触，慢慢地粘附在一起，形成大片状的晶体，聚集在容器的底部。

在实验中还发现，开始形成的多晶体，随着溶液的蒸发，两晶体相邻间的孔隙处逐渐地被析出的晶体填充，最后变成一个完整的类似单晶的形状。在溶液蒸发的最后阶段，大量的晶体析出后，不再聚集在溶液中，而是沿着容器壁，向上生长，最终使得容器的外边上也出现晶粒。

由于容器上部密封有限，液面上漂浮灰尘，逐渐也析出浮在液面上的细小晶体，此类晶体体积一般不会很大，只是数量多，形成面状的多晶体，能长满整个液面，由于重量原因，当体积较大时会自动沉入溶液中。

总结此次实验，由于容器密封效果不够，导致大量灰土落入溶液中，使得溶液表面上生长出大片的小晶体，待其重量达一定时，沉入溶液底部，遮盖住底部的已生长的较大晶粒，影响了先前生长的晶粒的立方形态的保持。

图2 以籽晶作为初晶和没有初晶形成的最后晶粒