探索溶液結晶的奧秘

探索溶液結晶的奧秘

溶液結晶是固體物質從溶液中結晶析出的過程，現在為數眾多的化工產品都是以結晶形態出現，搞清溶液結晶理論對發展化工生產意義重大。

現在結晶理論已明確提出，溶液結晶是溶液的濃度差形成的，就是說只要溶液濃度達到過飽和，便會有溶質結晶析出。但是筆者在山東諸城礬礦做明礬結晶實驗時發現，明礬的過飽和溶液在靜止的暗室中沒有結晶析出，即使有極大的過飽和度也不會結晶析出。帶著這個課題筆者在1990年離休以后做了大量實驗，得到的結果是:凡含有7個以上結晶水的化合物的濃熱溶液，在靜止的暗室中冷卻，當濃度達到過飽和時也不會結晶析出，但是一旦曝光便析出大量細晶而且溶液發熱。這說明溶液的濃度差不能使溶質結晶析出，是曝光時的光線作用才使溶質結晶析出。以下是實驗記錄:

1)用明礬做實驗，如KAl(SO4)2·12H2O、NH4Al(SO4)2· 12H2O、NH4Fe(SO4)2·12H2O的濃熱溶液在暗室中靜止冷卻，因為都是12水化合物，所以都沒有結晶析出。

2)用同明礬分子式相似的復鹽做實驗，如K2Ni(SO4)2· 6H2O、(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O、(NH4)2Ni(SO4)2·6H2O的濃熱溶液在暗室中靜止冷卻，因為都是6水化合物，所以都能結晶析出。

3)用硫酸鹽做實驗，如Na2SO4·12H2O、MgSO4·7H2O、CuSO4·5H2O、K2SO4的濃熱溶液在暗室中靜止冷卻，只有CuSO4·5H2O、K2SO4結晶析出。

4)用磷酸鹽做實驗，如Na2HPO4·12H2O、NaH2PO4· 2H2O、KH2PO4的濃熱溶液在暗室中靜止冷卻，只有NaH2PO4·2H2O、KH2PO4結晶析出。

上述溶液的結晶情況說明，結晶析出同化合物的組成無關，同結晶水的個數有關:凡含有7個以上結晶水的化合物，在靜止的暗室中冷卻都不能結晶析出;含有6個以下結晶水的化合物和無結晶水的化合物，在靜止的暗室中冷卻都能結晶析出。

實驗還發現化合物結晶析出所需的能量同結晶水的個數有關:凡含有7個以上結晶水的化合物都需要有光線作用才能結晶析出，7水硫酸鎳只要微弱光線便能結晶析出，12水明礬則需要強烈的光線才能結晶析出，這說明結晶水越多的化合物則需要更強的光線才能結晶析出。可以想象，含有7個以下結晶水的化合物的結晶析出并不需要光線這樣大能量的射線作用而只需要某些低能量的不可見射線作用便能結晶析出，只不過這些射線對人們而言沒有直接的感覺，以前被人們忽略了，變成了只要過飽和溶液便能結晶析出。

根據上述實驗可以得出以下溶液結晶結論:過飽和溶液的結晶析出，必須有外來的能量作用才能完成，振動攪拌是能量，光線照射以及某些不可見射線作用也是能量，這些能量都能促使過飽和溶液結晶析出。過飽和溶液的結晶析出所需的能量大小同結晶水的個數有關，結晶水越多其結晶析出所需的能量也必須越大，結晶水越少其析出所需的能量也可以弱些。含有7個以上結晶水的化合物需要有光線作用才能結晶析出，其他化合物的結晶析出是自然界的某些不可見射線作用的結果。

潘同漢供稿