探索溶液结晶的奥秘

溶液结晶是固体物质从溶液中结晶析出的过程，现在为数众多的化工产品都是以结晶形态出现，搞清溶液结晶理论对发展化工生产意义重大。

现在结晶理论已明确提出，溶液结晶是溶液的浓度差形成的，就是说只要溶液浓度达到过饱和，便会有溶质结晶析出。但是笔者在山东诸城矾矿做明矾结晶实验时发现，明矾的过饱和溶液在静止的暗室中没有结晶析出，即使有极大的过饱和度也不会结晶析出。带着这个课题笔者在1990年离休以后做了大量实验，得到的结果是:凡含有7个以上结晶水的化合物的浓热溶液，在静止的暗室中冷却，当浓度达到过饱和时也不会结晶析出，但是一旦曝光便析出大量细晶而且溶液发热。这说明溶液的浓度差不能使溶质结晶析出，是曝光时的光线作用才使溶质结晶析出。以下是实验记录:

1)用明矾做实验，如KAl(SO4)2·12H2O、NH4Al(SO4)2· 12H2O、NH4Fe(SO4)2·12H2O的浓热溶液在暗室中静止冷却，因为都是12水化合物，所以都没有结晶析出。

2)用同明矾分子式相似的复盐做实验，如K2Ni(SO4)2· 6H2O、(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O、(NH4)2Ni(SO4)2·6H2O的浓热溶液在暗室中静止冷却，因为都是6水化合物，所以都能结晶析出。

3)用硫酸盐做实验，如Na2SO4·12H2O、MgSO4·7H2O、CuSO4·5H2O、K2SO4的浓热溶液在暗室中静止冷却，只有CuSO4·5H2O、K2SO4结晶析出。

4)用磷酸盐做实验，如Na2HPO4·12H2O、NaH2PO4· 2H2O、KH2PO4的浓热溶液在暗室中静止冷却，只有NaH2PO4·2H2O、KH2PO4结晶析出。

上述溶液的结晶情况说明，结晶析出同化合物的组成无关，同结晶水的个数有关:凡含有7个以上结晶水的化合物，在静止的暗室中冷却都不能结晶析出;含有6个以下结晶水的化合物和无结晶水的化合物，在静止的暗室中冷却都能结晶析出。

实验还发现化合物结晶析出所需的能量同结晶水的个数有关:凡含有7个以上结晶水的化合物都需要有光线作用才能结晶析出，7水硫酸镍只要微弱光线便能结晶析出，12水明矾则需要强烈的光线才能结晶析出，这说明结晶水越多的化合物则需要更强的光线才能结晶析出。可以想象，含有7个以下结晶水的化合物的结晶析出并不需要光线这样大能量的射线作用而只需要某些低能量的不可见射线作用便能结晶析出，只不过这些射线对人们而言没有直接的感觉，以前被人们忽略了，变成了只要过饱和溶液便能结晶析出。

根据上述实验可以得出以下溶液结晶结论:过饱和溶液的结晶析出，必须有外来的能量作用才能完成，振动搅拌是能量，光线照射以及某些不可见射线作用也是能量，这些能量都能促使过饱和溶液结晶析出。过饱和溶液的结晶析出所需的能量大小同结晶水的个数有关，结晶水越多其结晶析出所需的能量也必须越大，结晶水越少其析出所需的能量也可以弱些。含有7个以上结晶水的化合物需要有光线作用才能结晶析出，其他化合物的结晶析出是自然界的某些不可见射线作用的结果。

潘同汉供稿