二、结晶

把固态溶质的水溶液加热蒸发(或慢慢挥发),溶液达到饱和以后,如果继续蒸发,过剩的溶质就能成为有一定几何形状的固体析出,这一过程称为结晶。在这一过程中形成的具有规则的几何外形的固体叫做晶体。对溶解度受温度变化影响不大的固态溶质,一般就用蒸发溶剂的方法得到晶体。例如, 从海水提取食盐,就是把海水引到盐滩上,利用日光和风力使水分蒸发,得到食盐。又如,在用锌和稀硫酸反应制取氢气的实验中,我们可用蒸发溶剂的方法得到硫酸锌晶体。

对溶解度受温度变化影响相当大的固态溶质,一般可以用冷却热饱和溶液的方法,使溶质结晶析出(如图 2-4 所示)。利用这一方法,还可以分离几种可溶固态物质的混合物。

[实验 2-6]在烧杯里加入 10 克硝酸钾和氯化钠的混合物(其中氯化钠的量较少)。注入 15 毫升水,加热使混合物完全溶解。然后冷却,观察硝酸钾晶体的析出。再进行过滤,硝酸钾晶体留在滤纸上,氯化钠仍然溶解在滤液里,为什么?

我们已经知道,硝酸钾的溶解度受温度变化的影响较大(在 80℃时,硝酸钾的溶解度是 169 克,在 20℃时为 31.6 克),因此较高温度下的硝酸钾饱和溶液降温时,部分硝酸钾从溶液里结晶析出。而氯化钠的溶解度受温度变化的影响较小(在 80℃时,氯化钠的溶解度是 38.4 克,在 20℃时为 36 克), 降温时大部分氯化钠仍溶解在溶液里。过滤时,硝酸钾晶体留在滤纸上,大部分氯化钠仍留在滤液里(这种滤液叫做母液)。从而达到了初步分离硝酸钾和氯化钠的目的。

结晶的方法在工业上有广泛的应用。例如,制糖工业中,将蔗汁或甜菜汁经除去杂质、过滤、蒸浓、结晶而制得粗糖。粗糖再经溶解、脱色、结晶等操作而得到精制糖。