结晶过程中,溶液过饱和度大小A. 不仅会影响晶核的形成速度,而且会影响晶体的生长速度B. 只会影响晶核的形成速度,但不会影响晶体的生长速度C. 不受到影响晶核的形成速度,但会影响晶体的生长速度D. 不受到影响晶核的形成速度,而且不会影响晶体的生长速度
A. 不仅会影响晶核的形成速度,而且会影响晶体的生长速度
B. 只会影响晶核的形成速度,但不会影响晶体的生长速度
C. 不受到影响晶核的形成速度,但会影响晶体的生长速度
D. 不受到影响晶核的形成速度,而且不会影响晶体的生长速度
题目解答
答案
解析
本题考查结晶过程中溶液过饱和度对晶核形成速度和晶体生长速度的影响这一知识点。解题思路是明确溶液过饱和度在结晶过程中的作用原理,然后据此分析其对晶核形成速度和晶体生长速度的影响。
在结晶过程中,溶液的过饱和度是一个关键因素。过饱和度是指溶液中溶质的实际浓度超过其在该温度下的饱和浓度的程度。
对于晶核的形成速度:当溶液过饱和度较低时,分子间的相互作用不足以使溶质分子聚集形成稳定的晶核,晶核形成速度较慢;随着过饱和度的增加,分子间的碰撞几率增大,更容易形成晶核,晶核形成速度加快。可以用晶核形成速率方程来描述这种关系,一般形式为$N = k_1\Delta C^m$,其中$N$是晶核形成速率,$\Delta C$是过饱和度,$k_1$是与温度、溶剂等因素有关的常数,$m$是与结晶体系有关的指数,通常$m\gt1$,这表明过饱和度$\Delta C$的增加会使晶核形成速率$N$显著增加。
对于晶体的生长速度:过饱和度同样会产生影响。过饱和度较低时,晶体表面的溶质分子扩散到晶体表面并附着的速度较慢,晶体生长速度也较慢;当过饱和度增加时,溶质分子向晶体表面扩散的驱动力增大,晶体生长速度加快。晶体生长速率方程一般为$G = k_2\Delta C^n$,其中$G$是晶体生长速率,$k_2$是与温度、溶剂等因素有关的常数,$n$是与结晶体系有关的指数,通常$0\lt n\lt1$,这说明过饱和度$\Delta C$的增加也会使晶体生长速率$G$增加,但增加的幅度相对晶核形成速率来说较小。
综上所述,溶液过饱和度不仅会影响晶核的形成速度,而且会影响晶体的生长速度。