藥物分離與純化技術(shù)課程結(jié)晶技術(shù)--結(jié)晶動力學(xué)結(jié)晶動力學(xué)-結(jié)晶技術(shù)大綱1.晶核的形成2.晶體生長結(jié)晶動力學(xué)-結(jié)晶技術(shù)結(jié)晶過程包括：過飽和溶液的形成；晶體析出過程。晶體從過飽和溶液中析出又要經(jīng)過兩個(gè)階段：晶核形成階段；晶體生長階段。結(jié)晶動力學(xué)-結(jié)晶技術(shù)晶核的形成過程：采用一定方法使溶液處于過飽和狀態(tài)后，首先由溶液中的分子、離子或原子等微粒組成一些極細(xì)小的結(jié)晶核心，這些核心稱為晶核，產(chǎn)生晶核的過程稱為成核。晶體生長：

溶質(zhì)再在晶核上按照一定規(guī)律繼續(xù)結(jié)晶，使晶體長大的過程。

結(jié)晶動力學(xué)-結(jié)晶技術(shù)二者的機(jī)理不同，但這兩個(gè)過程又很難截然分開，它們都是以過飽和度為推動力，在晶體的長大過程中，仍有可能產(chǎn)生晶核。結(jié)晶動力學(xué)-結(jié)晶技術(shù)（一）晶核的形成。

成核過程從理論上可分為兩類，一種是溶液過飽和后自發(fā)形成晶核的過程，稱為“一次成核”。

一次成核又分為均相成核和非均相成核。均相成核：

是溶液在沒有外來干擾的情況下，溶液超過一定過飽和度，自發(fā)成核的過程；

結(jié)晶動力學(xué)-結(jié)晶技術(shù)非均相成核：

在外界條件的刺激下，誘發(fā)成核的過程。

如：

溶液中存在的固體雜質(zhì)顆粒，容器界面的粗糙度，攪拌或循環(huán)的機(jī)械作用，震動、電磁場、超聲波、紫外線等作用都可誘發(fā)成核。結(jié)晶動力學(xué)-結(jié)晶技術(shù)

澄清的過飽和溶液在介穩(wěn)區(qū)內(nèi)一般不會自發(fā)產(chǎn)生晶核，只有在不穩(wěn)區(qū)（介穩(wěn)區(qū)）內(nèi)才能自發(fā)地進(jìn)行一次成核，由于該過程無法控制，生產(chǎn)中一般不采用此種成核方式。結(jié)晶動力學(xué)-結(jié)晶技術(shù)二次成核：

受晶漿中存在的宏觀晶體的影響而產(chǎn)生晶核的過程，稱為二次成核。

在工業(yè)結(jié)晶中，二次成核過程為晶核的主要來源。在二次成核中起決定作用的兩種機(jī)理為：流體剪應(yīng)力成核和接觸成核。結(jié)晶動力學(xué)-結(jié)晶技術(shù)流體剪應(yīng)力成核：

當(dāng)過飽和溶液以較大流速流過正在生長的晶體表面時(shí)，液體邊界層存在的由速度差引起的剪切應(yīng)力，將附著在晶體之上的粒子掃落，大的作為晶核，小的則溶解，這種稱核為流體剪應(yīng)力成核。結(jié)晶動力學(xué)-結(jié)晶技術(shù)接觸成核：

當(dāng)晶體與外部物體接觸時(shí)，由于撞擊作用產(chǎn)生許多晶體碎粒而成核，這種成核為接觸成核（也稱碰撞成核）。

碰撞作用可發(fā)生在晶體與攪拌槳之間，或晶體與結(jié)晶器表面及擋板之間，也可發(fā)生在晶體與晶體之間。結(jié)晶動力學(xué)-結(jié)晶技術(shù)接觸成核在工業(yè)結(jié)晶過程中被認(rèn)為是獲得晶核最簡單、最好的方法。

在接觸過程中形成的傷痕，經(jīng)過數(shù)十秒之后，晶體會自動修復(fù)，這種現(xiàn)象也被稱作再生現(xiàn)象。由于接觸成核過程可在低過飽和度下進(jìn)行，而且產(chǎn)生晶核所需要的能量比較低，易于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定操作，晶體質(zhì)量高，工業(yè)生產(chǎn)中多采用接觸成核方法進(jìn)行結(jié)晶操作。結(jié)晶動力學(xué)-結(jié)晶技術(shù)影響二次成核的主要因素：過飽和度、碰撞能量、攪拌槳材質(zhì)、攪拌速度、晶體粒度等。在結(jié)晶操作中應(yīng)盡可能避免自發(fā)成核，即盡量控制在介穩(wěn)區(qū)內(nèi)結(jié)晶，也可采用在結(jié)晶初期加入適量晶種的方法，或控制結(jié)晶條件的方法，結(jié)晶動力學(xué)-結(jié)晶技術(shù)例如：

開始時(shí)暫時(shí)維持短時(shí)間較高的過飽和度，使溶液自發(fā)產(chǎn)生一定數(shù)量的晶核作晶種，然后再把過飽和度降低到介穩(wěn)區(qū)，使晶體逐漸長大，以達(dá)到控制晶核數(shù)量、保證晶體質(zhì)量的目的。還可采用在操作過程中及時(shí)消除過量晶核的方法，如對結(jié)晶母液進(jìn)行稀釋或加熱；

也可通過改變?nèi)芤旱膒H值或加入某些具有選擇性的添加劑來改變成核速率。結(jié)晶動力學(xué)-結(jié)晶技術(shù)（二）晶體生長

在過飽和溶液中，形成晶核或加入晶種后，在結(jié)晶推動力（過飽和度）的作用下，晶核或晶種將逐漸長大。

與工業(yè)結(jié)晶過程有關(guān)的晶體生長理論及模型很多，如表面能理論、吸附層理論、形態(tài)學(xué)理論，這里僅介紹得到普遍應(yīng)用的擴(kuò)散學(xué)說。晶體生長結(jié)晶動力學(xué)-結(jié)晶技術(shù)

按照晶體生長的擴(kuò)散學(xué)說，晶體生長過程由三個(gè)步驟組成：①溶液主體中的溶質(zhì)借擴(kuò)散作用，穿過晶粒表面的滯流層到達(dá)晶體表面，屬于分子擴(kuò)散過程；②到達(dá)晶體表面的溶質(zhì)長入晶面，使晶體增大的過程，同時(shí)放出結(jié)晶熱，屬于表面反應(yīng)過程；③釋放出的結(jié)晶熱再擴(kuò)散傳遞到溶液主體中的過程，屬于傳熱過程。藥物分離與純化技術(shù)課程結(jié)晶技術(shù)--結(jié)晶基本理論結(jié)晶基本理論-結(jié)晶技術(shù)大綱1.晶形和無定形2.晶體分類結(jié)晶基本理論-結(jié)晶技術(shù)1、晶形和無定形固體從形狀上分，有晶形和無定形兩種，食鹽、蔗糖都是晶體，而木炭、橡膠等都為無定形物質(zhì)。

晶形物質(zhì)與無定形物質(zhì)的區(qū)別在于，它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的質(zhì)點(diǎn)元素(原子、離子、分子)的排列方式互不相同，晶形物質(zhì)是質(zhì)點(diǎn)元素作三維有序規(guī)則排列，無定形物質(zhì)是無規(guī)則排列。即晶體為化學(xué)性質(zhì)均一的固體，且具有規(guī)則的晶形。晶體形成過程示意圖結(jié)晶基本理論-結(jié)晶技術(shù)結(jié)晶多面體：

晶體在形成過程中，其分子、原子或離子按一定方式排列，形成有規(guī)則的多面體外形。晶體的自范性：

晶體具有自發(fā)地生長成為結(jié)晶多面體的可能性，即晶體常以平面作為與周圍的分界面，這種性質(zhì)稱為晶體的自范性。晶體的均勻性：

晶體中每一宏觀質(zhì)點(diǎn)的物理性質(zhì)和化學(xué)組成，以及每一宏觀質(zhì)點(diǎn)的內(nèi)部晶格都相同。多面體結(jié)晶基本理論-結(jié)晶技術(shù)晶體的幾何特性及物理效應(yīng)一般說來，常隨方向的不同而表現(xiàn)出差異，這種性質(zhì)稱為各向異性。晶體的這些特性，保證了工業(yè)生產(chǎn)中晶體產(chǎn)品的高純度。當(dāng)有效成分從液相中呈固體析出時(shí)，若環(huán)境和控制條件不同，可以得到不同形狀的晶體，也可能是無定形物質(zhì)。

如在條件變化緩慢時(shí)，溶質(zhì)分子具有足夠的時(shí)間進(jìn)行排列，有利于晶體的形成，相反，當(dāng)條件變化劇烈，強(qiáng)迫快速析出，溶質(zhì)分子來不及排列就析出，結(jié)果形成無定形沉淀。結(jié)晶基本理論-結(jié)晶技術(shù)2、晶體分類

按晶格空間結(jié)構(gòu)，可把晶體最簡單地分為立方晶系、四方晶系、六方晶系、正交晶系、單斜晶系、三斜晶系、三方晶系等七種晶系，如圖所示。

結(jié)晶體的形態(tài)可以是單一晶系，也可能是兩種晶系的過渡體。結(jié)晶基本理論-結(jié)晶技術(shù)

通常只有同類分子或離子才能進(jìn)行有規(guī)律的排列，故結(jié)晶過程有高度的選擇性。

通過結(jié)晶，溶液中的大部分雜質(zhì)會留在母液中，再通過過濾、洗滌等就可得到純度高的晶體。結(jié)晶基本理論-結(jié)晶技術(shù)若物質(zhì)