化学家挑战晶体生长的传统观点
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2024-10-03 15:05:20
摘要 还记得高中化学实验中盐晶体从盐水溶液中沉淀出来吗?或者冰糖晶体从糖水中形成?事实证明，你对这些溶液中晶体形成的理解可能是错误的。一项...
还记得高中化学实验中盐晶体从盐水溶液中沉淀出来吗?或者冰糖晶体从糖水中形成?事实证明，你对这些溶液中晶体形成的理解可能是错误的。
一项新理论揭开了结晶过程的神秘面纱，表明结晶的物质是溶液中的主要成分——即溶剂，而不是溶质。该理论可能对从药物开发到理解气候变化等各个领域都有影响。
该论文发表在《Matter》杂志上。
北卡罗来纳州立大学化学教授詹姆斯·马丁 (James Martin) 表示：“晶体无处不在——从技术到医学，我们在各个领域都有所应用——但我们对结晶过程的实际了解却一直不足。”马丁在《物质》杂志上发表了一篇概述该理论的论文。
“关于溶解和沉淀的主流观点是，它们本质上是彼此相反的，但事实并非如此。实际上，它们是完全不同的过程，”马丁说。
“以高中化学实验中从溶液中析出沉淀物为例：当我将盐(溶质)溶解到水(溶剂)中时，水占主导地位。它通过将盐分解来溶解盐，”马丁说。“如果我想从该溶液中生长出盐晶体，则主导相必须变成盐——此时盐是溶剂，也是形成晶体的溶剂。”
热力学相图描述溶液中浓度和温度相关的转变点，可用于说明称为过渡区理论的新理论。
该理论表明，结晶过程分为两个步骤：首先形成熔体状的预生长中间体。然后该中间体可以组织成晶体结构。
“要从溶液中生长出晶体，你必须快速分离溶剂和溶质，”马丁说。“当我们在这里提到&luo;熔体&ruo;时，我们指的是晶体形成之前的溶剂纯相。这里的区别在于，我的理论表明，通过将溶液移向强调溶剂的条件，可以获得更好、更快的晶体生长;换句话说，溶剂——而不是其中的杂质——控制着晶体生长的速度。”
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