2.7 溶解、蒸发和结晶操作技术
2.7.1 固体的溶解
溶解是指将固体物质溶于水、酸、碱等试剂中制备成溶液。当固体颗粒较大时,先在干燥、洁净的研钵中研细。并根据固体物质的性质选择合适的溶剂,如固体物质若无水解特性,可选蒸馏水作溶剂;若固体物质易水解且水解后呈酸性,则选相应的酸作溶剂(FeCl2、SnCl2常用稀盐酸作溶剂);若水解后呈碱性则选相应的碱为溶剂。常用加热、搅拌等方法加快溶解速度。搅拌时要注意手持玻璃棒,轻轻转动,使玻璃棒不要触及容器底部及器壁。在试管中溶解固体时,可用震荡的方法加速溶解。
2.7.2 蒸发、浓缩
当溶液很稀而所制备的无机物的溶解度又较大时,为了能从中析出该物质的晶体,就要对溶液进行蒸发、浓缩,待蒸发到一定程度时冷却,就可析出晶体。当物质的溶解度较大时,必须蒸发到溶液表面出现晶膜时才停止加热;若物质的溶解度随温度变化不大,为了获得较多的晶体,可在结晶析出后继续蒸发(如熬盐);若物质的溶解度较小或高温时溶解度较大而室温(或低温)溶解度较小时,则不必蒸发到液面出现晶膜就可冷却。
蒸发速度和液体表面积大小有关。蒸发的面积较大,有利于快速浓缩。因此无机实验中常在蒸发皿中进行蒸发,内盛液体不得超过其容量的2/3。蒸发过程中应当尽量小心控制加热温度,避免因爆沸而溅出试样。
若无机物对热是稳定的,则可以把蒸发皿放在石棉网上用酒精灯或煤气灯直接加热,否则应用水浴间接加热。
2.7.3 结晶
晶体析出的过程称为结晶,只有当溶液的浓度达到饱和以后才有结晶析出。析出晶体的颗粒大小与结晶条件有关,如果溶液的浓度较高,溶质在水中的溶解度随温度下降而显著减小时,冷却速度越快析出晶体颗粒越细小;若溶液浓度不高,加入一小粒晶种后使溶液慢慢冷却,则得到较大的晶体。搅拌有利于细小晶体的生成,静止有利于大晶体的生成。从纯度来看,快速生成的细小晶体纯度较高,缓慢生长的大晶体纯度较低。因为在大晶体的间隙易包裹母液或杂质,故影响纯度。
如果溶液易发生过饱和现象,可以用搅拌、摩擦器壁或投入几粒小晶体(晶种)等办法,形成结晶中心,过量的溶质便会全部结晶析出。
如果第一次得到的晶体纯度不符合要求,可进行重结晶。重结晶是提纯固体物质常用的重要方法之一,适用于溶解度随湿度有显著变化的化合物的提纯。即在加热的情况下使被纯化的物质溶于尽可能少的溶剂中,形成饱和溶液,趁热过滤,除去不溶性杂质。待滤液冷却后被纯化的物质再次结晶析出,而杂质则留在母液中,纯度得到提高。根据对物质纯度的要求,可进行多次结晶。