晶体培养方法

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1、晶体生长测定晶体结构的关键问题是培养出合格的单晶合格的单晶体晶粒粒径0.3mm三个方向基本匀称表面光滑无凌片状或细绒毛状在显微镜下观看每一个面都象一面镜子或至少有一个面象一面镜子一晶体生长的共同条件1结晶物质要纯净结晶过程本来就是提纯物质的一种重要方法这就要求结晶物质达到一定的量和纯度如果不纯有时候反应时就会生成沉淀例如L+MXnLMXnPhCpCCpCZrVCp2Zr(CCPh)2+CP2VCpCCCpPh2过饱合度要低要培养晶体基本条件溶液要达到过饱和但过饱合度太大一次形成的晶核多晶体颗粒小晶粒长大的三种方法1小晶

2、粒做晶种放在刚达到饱和的溶液中通过自然挥发等方法慢慢除去溶剂增加过饱合度使小晶粒长大2长时间放置使相对较小的晶粒因界面能大而溶解度较大逐渐溶解相对较大的晶粒过饱和度大溶质逐渐地结晶沉积到这些较大的晶粒上3利用蒸气扩散法缓慢地改变溶液的组成增加过饱和度向结晶过程发展3.溶液的组成和温度合适溶液的组成合适溶质一定溶剂需要选择选择合适的溶剂考虑两方面因素1溶解度太大或太小都不利于晶体生长通过实验选用溶解度合适可能使晶体长成颗粒状外型的溶剂2溶剂不同影响晶体外形生长例水溶液中NaCl晶体立方体外型添加尿素NaCl晶体八面体外型

3、温度合适温度影响溶液的溶解度也就是说影响溶液的组成影响溶液的相图有些晶体在夏天易生长有些晶体在冬天易生长H2OH2OABAB固液同组成三元相图固液异组成三元相图二培养单晶的方法1溶剂蒸发法选择合适的溶剂将待测结构的化合物溶解在合适溶剂中放入器皿中静置让溶剂缓慢挥发当溶液达到过饱合时就会自动结晶出单晶对于各种有机溶剂水混合溶剂直接反应所得的溶剂重结晶可采用的容器(a)(b)(c)a在培养皿中直接蒸发b在烧杯中c在锥形瓶中对于溶解度很大的水溶液可采用CaCl2/H2SO42溶剂扩散法选择两种溶解度不同的溶剂A溶解度大良性溶

4、剂B溶解度小不良溶剂1将待测结构的化合物溶于A中成饱和溶液或浓溶液放在一器皿中缓慢滴加B溶剂B会缓慢扩散进入A溶液中成为A和B的混合溶液降低溶解度使溶液过饱和而析出晶体B不良溶剂A良性溶剂+产物2对于一反应a+bc将a溶解在A中b溶解在B中缓慢滴加B溶液到A上B+bB+bBorAA+aA+a将a溶解在A中置于下层中间加一层纯溶剂b溶解在B中缓慢滴加于上层EtONCH3CC例如B+b乙醚+ONA+a乙醇+CuCl2R1R1R23用H管进行扩散ABABA+aB+bAB(A+a)(B+b)以上三种方法为溶剂分子间的液体扩散溶

5、剂分子间的气体扩散其效果是等同的4蒸汽扩散法AB例如普鲁士蓝Fe4[FeCN6]3•XH2O晶体的制备A为FeCl2•4H2O7.5mmol+H2O+HCl与K4FeCN6•3H2O2.5mmol+H2O+HCl的-3混合溶液(HCl的最终浓度为10mol•dm),B为H2O.H2O分子逐渐扩散到A溶液中A溶液中的HCl分子扩散到水中降低A溶液中HCl的浓度8星期后长出边长为0.15mm的单晶供射线衍射测试5用H管上管进行气体扩散BCABAA+产物不良溶剂易挥发溶剂6悬滴法特别适用于制备蛋白质单晶体洗涤盖玻片烘干滴上一

6、滴硅油用滤纸擦拭使盖玻片上涂有一层很薄的硅油用微型注射器注射1滴蛋白质的饱和溶液与盖玻片上形成液滴盖玻片在液滴内放入晶种一粒A将盖玻片反盖在玻璃杯上静置扩散晶体生长(不良溶剂)B3电化学制备法将化学反应设计成在正负极上分别进行的氧化和还原反应+阳极Ag[Ag6O8]高价的氧化银和溶液中的AgNO3一起生产黑色晶体Ag[Ag6O8]NO3金属光泽Pt电极钨丝Ag[Ag6O8]NO3恒流0.5-2.5μAAgNO34改变温度法晶体的溶解度大多数是随着温度的升高而增大高温时的饱和溶液或不饱和溶液随着温度的降低逐渐变成过饱和溶

7、液而结晶这就是将在常温下制得的溶液放在冰柜中冷却结晶的理论根据选择合适的溶剂在较高温度下使溶液蒸发浓缩然后静置使其缓慢冷却常常可以得到所需要的晶体5水热合成法溶剂热合成法6凝胶法用于晶体生长的凝胶硅胶四甲氧基硅胶聚丙烯酰胺胶明胶琼脂胶硅酸凝胶制法-3等体积1molo/dmHNO3HClHAC混合物PH=7-8244gNa2SiO39H2O+500mlH2O静置胶化容器1试管型容器M溶液X溶液X溶液纯凝胶X溶液M+凝胶M溶液纯凝胶abca将可溶性反应物凝胶混合均匀待胶化后在凝胶上层加另一反应物X随着扩散进行M与X反

8、应M+XMX在凝胶内和界面上形成晶体如图a缺点容易在凝胶和溶液界面上形成非晶沉淀阻碍扩散过程进行b双凝胶法在中间加一层纯凝胶不加M的凝胶分开M和X层使MX在此层中形成如图bc套管法加一套管使M和A通过扩散在凝胶中反应生成MX晶体如图cd配合物分解法培养单晶体AgI+HI先制成可溶性的配合物再设法使之分解生长出所需要的晶体例如AgI