溶質從溶液中析出的過程,可分為晶核生成(成核)和晶體生長兩個階段,兩個階段的推動力都是溶液的過飽和度(結晶溶液中溶質的濃度超過其飽和溶解度之值)...

溶質從溶液中析出的過程，可分為晶核生成（成核）和晶體生長兩個階段，兩個階段的推動力都是溶液的過飽和度（結晶溶液中溶質的濃度超過其飽和溶解度之值）。晶核的生成有三種形式：即初級均相成核、初級非均相成核及二次成核。在高過飽和度下，溶液自發地生成晶核的過程，稱為初級均相成核；溶液在外來物（如大氣中的微塵）的誘導下生成晶核的過程，稱為初級非均相成核；而在含有溶質晶體的溶液中的成核過程，稱為二次成核。二次成核也屬於非均相成核過程，它是在晶體之間或晶體與其他固體（器壁、攪拌器等）碰撞時所產生的微小晶粒的誘導下發生的。對結晶操作的要求是製取純淨而又有一定粒度分佈的晶體。晶體產品的粒度及其分佈，主要取決於晶核生成速率(單位時間內單位體積溶液中產生的晶核數)、晶體生長速率（單位時間內晶體某線性尺寸的增加量）及晶體在結晶器中的平均停留時間。溶液的過飽和度，與晶核生成速率和晶體生長速率都有關係，因而對結晶產品的粒度及其分佈有重要影響。在低過飽和度的溶液中，晶體生長速率與晶核生成速率之比值較大（見圖），因而所得晶體較大，晶形也較完整，但結晶速率很慢。在工業結晶器內，過飽和度通常控制在介穩區內，此時結晶器具有較高的生產能力，又可得到一定大小的晶體產品。使結晶完整。晶體在一定條件下所形成的特定晶形，稱為晶習。向溶液新增或自溶液中除去某種物質(稱為晶習改變劑)可以改變晶習，使所得晶體具有另一種形狀。這對工業結晶有一定的意義。晶習改變劑通常是一些表面活性物質以及金屬或非金屬離子。晶體在溶液中形成的過程稱為結晶。結晶的方法一般有2種：一種是蒸發溶劑法，它適用於溫度對溶解度影響不大的物質。沿海地區“曬鹽”就是利用的這種方法。另一種是冷卻熱飽和溶液法[4] 。此法適用於溫度升高，溶解度也增加的物質。如北方地區的鹽湖，夏天溫度高，湖面上無晶體出現；每到冬季，氣溫降低，石鹼(Na2CO3·10H2O)、芒硝(Na2SO4·10H2O)等物質就從鹽湖裡析出來。在實驗室裡為獲得較大的完整晶體，常使用緩慢降低溫度，減慢結晶速率的方法。人們不能同時看到物質在溶液中溶解和結晶的宏觀現象，但是溶液中實際上同時存在著組成物質的微粒在溶液中溶解與結晶的兩種可逆的運動。透過改變溫度或減少溶劑的辦法，可以使某一溫度下溶質微粒的結晶速率大於溶解的速率，這樣溶質便會從溶液中結晶析出。