淺析化學(xué)結(jié)晶的形成原理與特點(diǎn)分析

劉銳

摘要：結(jié)晶是一種化學(xué)上的概念，主要是指在物質(zhì)熱的飽和溶液冷卻完畢，溶液溫度的改變，對溶質(zhì)的溶解度減少，因此溶質(zhì)會以晶體的形式析出，這個過程叫化學(xué)結(jié)晶。晶體是一種物質(zhì)存在的形式，在人們的日常生活中有著極為廣泛的運(yùn)用，如作為裝飾品，收藏品以及雕刻品等等。不同的化學(xué)晶體的形狀也千差萬別，然而相同的化學(xué)晶體有其相似之處，這使人們不得不感慨大自然的神奇，對化學(xué)晶體的研究具有重要的價值和意義。文章基于高中生視角，以多元化全面化的角度研究分析問題，結(jié)合一些實(shí)際案例，對化學(xué)結(jié)晶的形成原理與特點(diǎn)分析作一個淺析。

關(guān)鍵詞：化學(xué)結(jié)晶；形成原理；特點(diǎn)分析；高中生視角

化學(xué)結(jié)晶使得某物質(zhì)從被溶解的形態(tài)轉(zhuǎn)化為固體形態(tài)，并沒有新物質(zhì)的產(chǎn)生，因此不屬于化學(xué)變化。盡管結(jié)晶沒有產(chǎn)生新的物質(zhì)，卻改變了物質(zhì)的形態(tài)，使人們獲得了純度高，功能性強(qiáng)，易用貯存和使用的結(jié)晶體。結(jié)晶作為一種化學(xué)處理方式在生活中的應(yīng)用逐漸廣泛起來，人們通過這種方式獲得滿足裝飾與審美需求的物品，這也是化學(xué)在生活中應(yīng)用的方式之一。

一、化學(xué)結(jié)晶的形成原理

要對化學(xué)結(jié)晶的特點(diǎn)加以分析就要先全面了解化學(xué)結(jié)晶的形成原理，在高中化學(xué)結(jié)晶的知識中，結(jié)晶的概念并不復(fù)雜，但許多高中生因?yàn)楦拍罨煜磺澹y以清晰地了解化學(xué)結(jié)晶的形成原理。化學(xué)結(jié)晶屬于微觀方面的內(nèi)容，涉及到分子的運(yùn)動與形態(tài)的轉(zhuǎn)換，因此概念較為抽象復(fù)雜，高中生必須清晰全面細(xì)致地了解?；瘜W(xué)結(jié)晶的形成原理有很多，在此無法一一詳盡，只能夠選取以下三個方面作為案例以供參考：

1.物質(zhì)以溶質(zhì)的形式存在于液體中 一些可溶性物質(zhì)在溶液中存在時并不是完全消失，也沒有化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為新的物質(zhì)，而是以溶質(zhì)的形式存在，屬于固體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w。這里需要注意是是可溶性的物質(zhì)，如果不可溶性的物質(zhì)沒有辦法成為為溶質(zhì)，在微觀下能夠得知，真正溶解的只是極小的部分。如酒精能夠溶于水中，以溶質(zhì)的形式存在，而金和銀的溶解度過低，幾乎無法溶解在液體中（也有例外）。物質(zhì)溶于水的本質(zhì)是形成該物質(zhì)的分子擴(kuò)散到水中，但不會消失，只是作為另一種形態(tài)存在

2.可溶性物體在液體中的溶解度是變化的 物質(zhì)在溶液中的溶液度并非決定的，而是回改變的，化學(xué)上將溶解度大的液體混合到溶解度小的液體中（這里的溶解度大小并非絕對，只對于具體物體而言），從而使可溶性物體進(jìn)入對其可溶性大的物體中，利用物理方法進(jìn)行分離，這就充分體現(xiàn)了溶解度是變化的，沒有絕對。例如碘在四氯化碳和酒精中的溶解度不同，溴和碘在四氯化碳的溶解度也不同，化學(xué)結(jié)晶的形成必須利用溶解度的差異，來完成晶體的析出與獲得。盡管這個時候還是沒有產(chǎn)生新物質(zhì)，也沒有發(fā)生相應(yīng)的化學(xué)變化，但通過轉(zhuǎn)變物質(zhì)的狀態(tài)也能夠滿足人們部分生活所需。

3.溶質(zhì)的溶解度隨著溫度改變而改變 以天氣瓶為例，瓶內(nèi)結(jié)晶的變化主要是由于溶液內(nèi)的樟腦在溶解有一定量的硝酸鉀和氯化銨的乙醇水混和溶劑內(nèi)的溶解度會隨著溫度變化。溫度改變時，樟腦可以形成晶樹，也能形成羽毛狀的結(jié)晶，還可以形成與水類似的雪花狀晶體。瓶內(nèi)結(jié)晶的變化，主要是由于溶液內(nèi)的樟腦、硝酸鉀、氯化銨在水與乙醇混和溶劑內(nèi)的溶解度會隨著溫度變化。溫度改變時，三種物質(zhì)的結(jié)晶析出、溶解速度有差異而造成的交互作用。而溫度的變化速度，則會影響結(jié)晶的成長大小與結(jié)構(gòu)溫度的變化速度，因?yàn)榫Ш说纳L速度和晶體的生長速度對溫度的依賴性不同，晶核生長速度在低溫快，而高溫會破壞形成的有序晶核（尤其是在均相成核中），但是高溫體系粘度小，鏈段運(yùn)動快，向晶核擴(kuò)散快，容易規(guī)整堆積，有利于晶體生長。這些因素加總起來，造成瓶內(nèi)晶體型態(tài)萬千的美麗變化?；瘜W(xué)結(jié)晶的形成原理最關(guān)鍵的地方在于，人為地控制溫度的變化，讓溶質(zhì)就會以固體的形式析出，得到不同類型的晶體。

二、化學(xué)結(jié)晶的特點(diǎn)分析

化學(xué)結(jié)晶的特點(diǎn)有很多，生活中的化學(xué)結(jié)晶大部分都是人為的，而大自然的物質(zhì)絕大對數(shù)都屬于混合物，因此人為的化學(xué)結(jié)晶更勝一籌。化學(xué)結(jié)晶生活中的運(yùn)用相當(dāng)廣泛，與人們的日常生活聯(lián)系尤為緊密，常常在材料領(lǐng)域起到非常重要的作用，結(jié)晶的產(chǎn)生也是化學(xué)中分離和提純的一種重要方式?；瘜W(xué)結(jié)晶的特點(diǎn)有很多，以下無法一一詳盡，只能選取以下三個方面逐一分析以供參考：

1.純度高，屬于純凈物

化學(xué)上將只有一種物質(zhì)組成的物體稱之為純凈物，而多種物質(zhì)混合而成的物體成之外混合物，大自然中除了化學(xué)反應(yīng)非常不活潑的重金屬外，絕大多數(shù)物質(zhì)處于混合物，因此純度很低。在絕大多數(shù)混合物中，因?yàn)槲镔|(zhì)的純度不夠，實(shí)際發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)寥寥無幾，因此化學(xué)反應(yīng)不充分不全面，效率非常低。化學(xué)結(jié)晶屬于人為制造的純凈物，純度接近百分之百，因此化學(xué)結(jié)晶是純粹的產(chǎn)物，在化學(xué)反應(yīng)中的效率非常高?；瘜W(xué)結(jié)晶還是一種便于包裝、運(yùn)輸、貯存和應(yīng)用的物質(zhì)，分子間的排布非常緊密，不易損壞和變質(zhì)。

2.外觀美麗，常作為裝飾品

晶體的外形獨(dú)特，光澤鮮艷，具有很高的審美價值，整體非常靚麗，因此化學(xué)結(jié)晶還適合成為生活中人們廣泛運(yùn)用的裝飾品。近年來人們通過各種外界條件來促進(jìn)并控制晶核的形成和晶體的生長，以期得到理想的產(chǎn)品，因此對于裝飾品的外形制造更進(jìn)一步，人們可以擺放在家中，也可以佩戴到身上，滿足自身的審美需求。

3.用途廣泛，常用于工業(yè)生產(chǎn)與家庭生活中

化學(xué)結(jié)晶根據(jù)物質(zhì)的不同性質(zhì)也大不相同，如食鹽是人們利用陽光照射蒸發(fā)海水后得到的化學(xué)結(jié)晶，能夠作為良好的食物調(diào)劑存在，因此常用于家庭生活中，人們獲得的食物將會更加美味可口。如純凈的銅是人們利用雜質(zhì)多的銅金屬溶于高溫的鐵水中，然后降溫析出獲得的結(jié)晶體，可以作為導(dǎo)線，為穩(wěn)定人們的供電提供了一種媒介。

綜上所述，高中化學(xué)涉及到的結(jié)晶的知識點(diǎn)與內(nèi)容非常多，需要學(xué)生歸納整理的內(nèi)容并結(jié)合生活中的一些現(xiàn)象進(jìn)行學(xué)習(xí)。結(jié)晶在人們生活中的各個領(lǐng)域都有涉及，與日常生活聯(lián)系相當(dāng)緊密，這是由結(jié)晶自身的特點(diǎn)決定的，結(jié)晶為人們的生活提供了許多便利，未來技術(shù)將進(jìn)一步發(fā)展，進(jìn)一步提高人們的生活水平，改善人們的生活質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃凰； 容芷君； 朱文利.聚乳酸在二氧化碳下的結(jié)晶及其對發(fā)泡性能的影響[J].塑料科技.2017-10-31

（作者單位：四川省成都石室中學(xué) 610041）endprint