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如何控制晶體生長形貌（如何控制晶體生長形貌變化）

發(fā)布時間：2023-04-19 08:43:59 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 146

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本文目錄:

1、怎么控制晶體的定向生長？它跟哪些因素有關？表面活性劑、溶劑的極性怎樣影響晶體生長？
2、結晶過程中主要控制哪些因素？如何控制
3、怎么把晶體變大
4、影響晶體生長的外部因素

如何控制晶體生長形貌（如何控制晶體生長形貌變化）

一、怎么控制晶體的定向生長？它跟哪些因素有關？表面活性劑、溶劑的極性怎樣影響晶體生長？

晶體的生長主要跟它結晶的快慢（速度）有關，根據(jù)晶體性質來決定結晶速度（動態(tài)或靜態(tài)結晶），其次是溶劑的配比，在不同的溶劑配比下，結晶的晶體不一致，有針狀、粉末狀等晶型！還跟溫度、酸堿度等有關！當然跟溶劑的極性、溶劑的物理性質也有關洗系！

二、結晶過程中主要控制哪些因素？如何控制

結晶過程要考慮的因素很多，像溶劑的選擇（單一或復合）、結晶溫度，攪拌速度，攪拌方式，過飽和度的選擇，養(yǎng)晶的時間，溶媒滴加的方式和速率等等，另外，在溶解、析晶、養(yǎng)晶這些過程中，上述溫度、攪拌速度、時間多少、加入方式和速度還不完全一樣。所以諸多因素疊加在一起，更是覺得難度大。一般說來，先應該選擇主要的條件，使結晶過程能夠進行下去，得到晶體，然后再優(yōu)化上述條件。搞應用研究溶劑相對來說不難選擇，關鍵點在于使用這種溶劑能否找到過飽和點，過飽和點區(qū)間是不是好控制。

晶體產品的粒度及其分布，主要取決于晶核生成速率(單位時間內單位體積溶液中產生的晶核數(shù))、晶體生長速率（單位時間內晶體某線性尺寸的增加量）及晶體在結晶器中的平均停留時間。溶液的過飽和度，與晶核生成速率和晶體生長速率都有關系，因而對結晶產品的粒度及其分布有重要影響。在低過飽和度的溶液中，晶體生長速率與晶核生成速率之比值較大，因而所得晶體較大，晶形也較完整，但結晶速率很慢。在工業(yè)結晶器內，過飽和度通常控制在介穩(wěn)區(qū)內，此時結晶器具有較高的生產能力，又可得到一定大小的晶體產品。

三、怎么把晶體變大

晶體生長有很多方法，一個最基本的原則是控制晶體的生長速度，晶體生長的越慢越溶液長成大顆粒（即較小的過飽和度）?？梢酝ㄟ^加入晶種種的方法控制晶核數(shù)量，提高單個晶體的尺寸，對于溶解度大的晶體控制降溫速率。一個最基本的前提是溶液體積越大，溶劑蒸發(fā)越慢，晶體就越溶液長大。

四、影響晶體生長的外部因素

晶體生長的形態(tài)主要是由晶體內部的結構決定的，因此晶體結構是決定晶體生長形態(tài)的內因，但是晶體在生長過程中所處的外界環(huán)境條件，也會對晶體的形態(tài)產生一定的影響。下面我們對影響晶體生長的幾種主要外部因素分析如下。

圖2-9 生長介質流動方向對晶體生長的約束

（據(jù)陳光遠等，1988）

1—層理；2—剪切裂隙；3—磁鐵礦

1.渦流和生長介質的流動方向

在晶體的生長過程中，隨著晶體周圍溶液中的溶質向晶體上的粘附以及晶體生長釋放出來的熱量增加，晶體周圍的溶液密度減小溫度升高而在重力作用下上升，從而使遠離晶體的冷的重溶液向晶體方向流動，從而形成渦流。渦流使晶體生長的物質供給不均勻，懸浮在溶液中的晶體下部易得到溶質的供應，而貼著基底的晶體底部得不到溶質的供給，因而造成晶體的形態(tài)特征不同。生長介質流動方向對晶體生長的影響與此類似：面對介質來源方向的晶面生長速度快而其相反方向生長較慢（圖2-9）。

2.溫度

圖2-10 錫石晶體形態(tài)與溫度關系圖解

（據(jù)陳光遠等，1988）

四方雙錐s｛111｝；四方柱a｛100｝；m｛110｝

在不同的溫度條件下，同一種晶體的不同晶面，其相對生長速度會有所改變，從而影響其生長形態(tài)。如方解石（CaCO₃）在較高溫度下常形成扁平狀的層解石，而在常溫的地表水溶液中多生成細長晶體。許多鏈狀結構礦物如輝銻礦、錫石、角閃石的晶體生長與溫度的關系均如此（圖2-10）。其成因是高溫條件下強鍵對質點的獲取優(yōu)勢不甚明顯而低溫時則十分突出。

3.雜質與酸堿度

溶液中雜質的存在可以改變晶體上不同面網的表面能，從而使其相對生長速度也隨之變化，進而影響晶體的形態(tài)。例如，在純凈水中石鹽常結晶出立方體晶形，而在溶液中有少量硼酸存在時則出現(xiàn)立方體和八面體聚形。

晶體不同方向面網的性質可以有明顯差異，有的適合在堿性條件下生長而有的適合在酸性條件下生長，故溶液的酸堿度也能影響晶體的形態(tài)。

4.黏度

在黏度較大的情況下，溶液中質點的供給主要以擴散的方式進行。在這種情況下，晶體上容易接受溶質的棱、角部分生長較快，而晶面的中心部分生長較慢，甚至不生長。許多礦物的樹枝狀晶和骸晶（圖2-11）常常是在高黏度溶液中生成的。

5.結晶速度

結晶速度越快，則形成的結晶中心越多，在圍繞多個結晶中心生長的情況下，晶體不易長大，因此形成的晶體多為細粒狀。反之，結晶速度越慢，體系中結晶中心的數(shù)量越少，越有利于晶體的長大，晶體多呈粗粒狀。例如，巖漿在地下深處緩慢結晶時，形成的礦物晶體粗大，如花崗巖中的石英、長石礦物晶體等；同樣的巖漿在地表快速結晶時，則形成細粒礦物晶體，如流紋巖中的石英、長石晶體等。

圖2-11 自然銅的樹枝狀晶和自然硫的骸晶

（a.中國地質大學（北京）博物館收藏；b.據(jù)陳光遠等，1988）

此外，快速生長時晶體也能偏離其平衡態(tài)，從而形成骸晶（圖2-12）和樹枝晶。

圖2-12 ?；鋷r中橄欖石骸晶的正交偏光顯微照片（10×10）

（據(jù)路鳳香，2001）

6.生長順序與生長空間

晶體生長的空間對晶體的生長形態(tài)影響較大，早期析出的晶體，具有較多的自由生長空間，晶形完整，自形程度較高；后期析出的晶體，只能在已形成的晶體殘留的空間中生長，因此其晶形一般不完整，常呈半自形晶或他形晶。例如，在花崗巖中早期結晶形成的長石晶形自形程度總是高于晚期形成的石英。

7.應力作用

此外，對于在固相中形成的晶體形態(tài)而言，外部應力的作用十分重要：一般垂直于壓應力軸的晶面較大；在剪切應力作用下形成的晶體可呈不對稱橢球狀或絲狀。這對應力作用方向的判別有重要意義。

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