当溶剂的种类一定时，固体物质的溶解 能力除了由其本性所决定外，还与温度、压 强等外界因素有关。
在一定压强下，以物质的溶解度对温度 作图，得到的曲线称为溶解度曲线。
在结晶操作中，溶解度及溶解度曲线是 我们分离多组分溶液的理论依据。
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5.晶体的形成过程
•
⑴介质达 到过饱和
状态
晶体从溶液中形成，不论是通 过减少溶剂量还是通过降低温 度，首先须使其介质达到过饱 和状态。
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金刚石及其晶体结构
6
②均匀性
由于在晶体的微观结构上是由许多排列完全相同的基本单位重复出现而 形成的，必然导致晶体各部分的宏观性质是完全均匀一致的。
例如：晶体的密度等。
ClCs+
CsCl 晶胞
CHale Waihona Puke ENLI7③各向异性
由于晶体中的内部质点在各个微观方向上的排列情况不同，必然导致其
在不同的方向上，物理性质有所差异。
导电率高
例如：石墨晶体，其各层平行方向上的导
电率是各层垂直方向上的 104 倍。
又如：云母，晶体在不同方向上，其 导热性质不同。
导电率低
K0.5-1(Al、Fe、Mg)2(SiAl)4O10(OH)2·nH2O 云母的化学式
CHENLI
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④对称性
由于晶体内部的微粒，在空间是按一定几何形
式进行有规律的排列，必然导致各种晶体都具有一
物质的溶解度(solubility)来表述。即：
在一定的温度下，固体物质在100g溶剂里达到饱和状态时，所能溶解的
克数(g/100g溶剂)。
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②溶解度曲线 溶解度不仅表述了溶解与结晶体系的固－液相平衡关系，同时也反映了
物质在溶剂中溶解能力的大小。对于固体物质溶解能力(溶解度)的大小，主 要由溶剂和溶质的本性所决定。
例如：
升温
氯化钠
（水溶液）
水蒸气
母液
蒸发
晶体
离心分离
洗涤
干燥 产品
（氯化钠）
3、真空冷却结晶法
真空冷却结晶法是在减压、低于正常沸点条件下，使溶液中溶剂部分气 化并使溶液获得过饱和度。
态物质的内部质点(如：原子、分子、离子)在三维空间成周期性重复排列的
固体，且具有长程有序。
⑵晶体的特性 由于晶体内部的质点在三维空间成周期性
重复排列，必然导致其有别于非晶体的一些性 质。 ①长程有序
所谓长程有序是指，晶体的内部质点(原 子、分子、离子)至少在微米级范围内是规则 排列。
石墨及其晶体结构
⑤对X射线的衍射性 由于晶体具有对称性且长程有序，使得晶体
能对X射线发生衍射（X射线衍射法常用于测定晶 体结构）。
X射线衍射图
⑥固定熔点 晶体具有固定熔点性，非晶体无固定熔点。在
生产中常通过测量固态物质的熔程，检验晶体产品
的纯度。
问题： 什么是熔程？
CHENLI
BQJ-22Ⅲ自动熔点仪10
4.相平衡与溶解度
形成过 程
⑵晶核的 形成
当介质达到过饱和状态后，溶液中 便产生细小晶粒（称为晶核）。晶 核的形成是晶体生长过程必不可少 的核心。
⑶晶体的 生长
在过饱和溶液中，溶质质点在过饱 和度推动力的作用下，向晶核或加 入晶种运动，并在其表面有序堆积， 使晶核或晶种不断长大形成晶体。
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二、结晶方法
资料卡片
1.联碱法的主要化学原理
NH3 + H2O + CO2
NH4HCO3
NH4HCO3 + NaCl
NH4Cl + NaHCO3
2NaHCO3 加热 Na2CO3 + H2O + CO2
2.小氮肥生产工艺流程
CO2变换
脱碳
焦炭 (无烟煤)
空气 水蒸汽
半水煤气
造气
脱硫
压缩
合格原料气
H2，N2
铜洗
碱洗
⑴相平衡
我们知道，对于固－液相混合物，溶解与结晶是两个相反的过程。
溶液
液相
u结晶 u溶解
晶体
固相
在一定温度下，当溶解和结晶速率相等时(u溶解 = u结晶)，晶体的质量及
溶质的浓度不随时间的改变而改变，此时的溶液恰好处于饱和状态，此状态
就是固－液体系达到相平衡。
⑵溶解度
①溶解度 对于上述（溶解与结晶体系）固、液相间的相平衡关系，通常是用固体
NH3
(产品)
合成
CHENLI
侯德榜
1890.8.9－1974.8.26
侯德榜，博士，著 名科学家，中国科学院 技术委员会主任，学部 委员。
1
内容提纲
一、结晶原理 二、结晶方法 三、结晶设备
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2
一、结晶原理
1、结晶概述
2、结晶过程的特点
结晶原理
3、晶体及特性
4、相平衡与溶解度
5、晶体的形成过程
（2） 固体产品有特定的晶体结构和形态(如晶形、 粒度分布等)。
（ 3 ） 能量消耗少，操作温度低，对设备材质要求 不高，三废排放少，有利于环境保护。
（ 4 ） 结晶产品包装、运输、储存或使用都很方便
。
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5
3.晶体及其特性
⑴晶体 固态物质有晶体(crystal)和非晶体(non-crystal)之分。而晶体是指固
定的对称性。
在结晶操作中，我们常可依据晶体的形状及色
泽等外观粗略判断结晶产品的纯度。
NaCl晶体
例如：通过结晶得到的岩白菜素是白色疏松的针状结晶（干燥后会变成
粉末状晶体）。
又如：从天然材料中提取并通过结晶得到的 咖啡因是白色（丝光）六角棱柱状结晶（干燥后 会变成粉末状晶体）。
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咖啡因晶体
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溶液结晶 岩白菜素(晶体)
苯甲酸－萘(混熔物) 降温
苯甲酸(晶体)+ 混熔物
加热升华
降温
硫(固体)
硫(蒸气)
硫(结晶)
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4
2、结晶过程的特点
（ 1 ） 能从杂质含量相当多的溶液或多组分的熔融 混合物中形成纯净的晶体。而用其他方法难以分 离的混合物系，采用结晶分离更为有效。如同分 异构体混合物、共沸物系、热敏性物系等。
1、冷却结晶法
主要通过冷却使溶液获得过饱和度。冷却结晶法适用于溶解度随温度降
低而显著下降的物系。
例如：
母液
降温
谷氨酸钠
结晶
（水溶液）
晶体
离心分离
洗涤
干燥
产品
（谷氨酸钠）
降温
岩白菜素
结晶
（溶液）
母液 晶体
离心分离
洗涤
CHENLI
干燥
产品
（岩白菜素）
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2、蒸发结晶法
蒸发结晶法是在常压、沸点条件下，使溶液中溶剂部分气化(蒸发)，使 溶液获得过饱和度。蒸发结晶法适用于溶解度随温度变化不大的物系。
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一、结晶原理
1.什么是结晶
所谓结晶是指物质以晶体的状态从溶液、熔融混合物或蒸气中析出的过
程称为结晶(crystallization)，结晶是生物化工生产中，获得纯固态物质
的一种重要的分离方法，是传质分离过程的一种单元操作。
例如：
加热蒸发
岩白菜素(溶液)
岩白菜素(饱和液)
①降温
②蒸发溶剂