结晶实验教案

第一篇：结晶实验教案

材料的凝固（结晶）实验

实验教学课时：2小时

教学要求（分别掌握、熟悉、了解三个层次）教学要求：

1.了解材料凝固（结晶）的热力学条件、结晶的过冷现象、结晶过程。

2.掌握均匀形核的条件、理解非均匀形核的条件。

3.理解形核功、粗糙界面、光滑界面的概念。

4.理解影响形核的主要因数；理解晶体长大的动力学条件。

5.了解晶体长大机制及凝固时晶体的生长形态。

6.理解树枝状长大、伪共晶、离异共晶的概念。

7.了解快均质成核和非均质成核等凝固技术的应用。

实验教学目的：通过实验深刻理解异质成核在实际材料结晶过程中的重要性，掌握从过饱和溶液中结晶晶体的实验方法。

实验教学内容（注明：重点、难点及疑点）

（1）从明矾的过饱和溶液中结晶明矾石晶体。

（2）从氯化铵过饱和溶液中结晶氯化铵雪花状晶体。

实验教学过程设计：

第一次实验：（40分钟实验）

从焊接、铸造、单晶制备、区域提纯等工程问题引入、说明凝固理论的重要性。、从液态金属的结构特征，均匀形核热力学条件讲清结晶形核的必要条件。、重点讲纯金属均匀形核临界晶核半径、临界形核功推导。简述非均匀形核，讲清差别。、图示讲清形核率与过冷度关系、小结

第二次课： 2010.4.22 1、利用高倍枝晶 SEM 照片，引入晶核长大。、从粗糙界面和光滑界面概念，研究晶核长大机制（微观）。、从正负温度梯度对结晶长大的影响分析晶核长大形态（宏观）。、从均晶相图分析引入固溶体合金凝固的溶质再分配。、这部分公式推导多，重在学习方法（树林与树的关系），要求学生重点先分清各部分之间的 关系，再进行具体的研究。、以均晶合金平衡凝固讲清概念。研究一般情况的溶质再分配微分方程与边界条件。方程求

解略讲。要求学生复习微分方程求解。

第三次课： 2010.4.26 1、讨论一般情况的溶质再分配微分方程，三种情况讨论，重在相互关系，与冷凝速度关系。、从液态溶质再分配规律和均晶相图引出成分过冷。、图示推导成分过冷公式，成分过冷极大值。分析实验可控参数及应用。、图解分析固溶体合金凝固的晶体生长形态。、讲清共晶合金凝固的组织形态与固液界面的关系。、利用凝固理论分析铸件结晶组织三个区的形成及特点，分析凝固条件对铸锭组织与缺陷的 影响，组织控制技术。

（内容过多，约差一节课，后移）、利用凝固理论分析凝固技术应用，重在原理分析，扩展视野，区域提纯技术讲清原理和溶

液质分布方程，推导略提示。8、小结

教学方法及手段：

1、多媒体，传统板书。

讨论、作业：

正立方体均匀形核临界晶核半径、临界形核功推导。

参考资料：

备注： 2010.5.4，实验一：体视显微镜、金相显微镜的使用及结晶过程观察

结晶实验

一、实验目的

通过实验深刻理解异质成核在实际材料结晶过程中的重要性，掌握从过饱和溶液中结晶晶体的实验方法。

二、实验原理

物质在一定的外界温度和环境下发生成核和长大的过程我们称之为结晶。其往往会因外界环境的不同产生均质成核和非均质成核现象。在特殊的实验条件下，液态金属才有可能出现均质成核。但无论是悬浮在液体中的还是装盛液体的容器壁上与液体接触的夹杂物都提供了能在其上形成固体的表面。这样就可以得到曲率半径大于临界半径的固体颗粒，同时固体和液体之间的总表面很小。只要有少数原子聚集在一起，就可以产生一个具有所需曲率半径的固体颗粒。达到临界尺寸所要求的过冷度小得多，因此成核较易出现，在夹杂物表面上的成核称为异质成核。

按照成核的动力学计算，物质发生成核的必需条件为： RＫ（临界晶胚半径）越小，越易形成新相。RＫ与温度关系，要发生相变必须过冷TT0， T愈小，RＫ愈大，越不易形成新相。影响RＫ的因素有外因和内因两个方面。由 RＫ计算系统中单位体积的自由焓变化。要形成临界半径大小的新相，需作的功等于新相界面能的1/3。过冷度越大系统临界自由焓变化越小，即成核位垒越小，相变过程越容易进行。GＫ越小，具有临界半径RＫ的粒子数愈多，越易发生成核结晶。除这些因素外，异质成核发生的重要原因是：有外加界面参加，成核基体存在降低成核位垒，有利于成核。即产生较小的过冷度即可以成核结晶。

三、实验设备和材料

化学纯明矾试剂、化学纯氯化铵试剂、蒸馏水、烧杯、玻璃棒、棉线，放大镜等。

四、实验内容

（１）从明矾的过饱和溶液中结晶明矾石晶体。实验步骤：

① 准确称量10克粗明矾，并将其溶解于50毫升蒸馏水中。

② 将盛有明矾溶液的烧杯盛放在带有石棉网的电炉上加热，并不断搅拌，使之完全溶解，形成过饱和明矾溶液。

③ 不断搅拌溶液，同时缓缓移去电炉，使之冷却。

④ 将大约10CM的棉线系绑在玻璃榜上，缓缓放入溶液中。（棉线端浸入过饱和溶液中。）

⑤ 静置溶液至室温或更低温度。⑥ 观察溶液中结晶出的明矾晶体。（２）从氯化铵过饱和溶液中结晶氯化铵雪花状晶体。实验步骤：

① 取一個250ML干净的烧杯，置入约20ML～50ML純水，放进冰浴中冰镇冷卻。(用于最后过滤清洗结晶之用。)取另一 250ML烧杯，秤取约40克粗制氯化铵。

② 再以量筒量取80ML纯水，加入粗氯化铵中搅拌溶解之。(氯化铵与水的比率约为1比2)③ 试样溶解后，将烧杯置于三脚架之陶瓷心网上，点燃酒精灯加热之，并且不停地搅拌，至溶液沸腾，计时。在加热期间，可以先安装抽气过滤装置。装置时，应注意小心不要将水流抽气器装反了。漏斗底端之尖嘴应超过过滤瓶分支出口以免滤液被抽进抽气器而造成损失。过滤后先排掉水流，再将漏斗拆下。

④ 将大小适中的滤紙放进布氏漏斗中，再以蒸馏水沾湿，使其能贴紧于滤孔上。溶液继续搅拌加热至澄清并沸腾。至杯內壁产生少量的白色结晶，即可熄火。记录最高温度持续之时间和最高加热溫度。

⑤ 缓缓打开水龙头，以免过滤瓶傾覆。开始抽吸，趁热，以玻棒抵住滤纸，迅速过滤。愈快愈好，记下过滤时间。

⑥ 小心且快速的将过滤瓶內的氯化铵溶液傾入一干净的250ML烧杯中。将盛裝氯化铵热溶液的烧杯，置入冰浴中冷却之，并且不断地搅拌。量取冷却时的最低溫度并记录维持此段溫度的时间。(冷却溫度应低于5℃以下，并保持至少5分钟以上。)⑦ 打开抽气器的水龙头再将冷却的氯化铵结晶倒入布氏漏斗抽气过滤并干燥。

⑧ 以药勺刮取干燥的氯化铵结晶于新滤纸上或烧杯中称重记录数据。⑨ 观察结晶形状。

五、实验要求

1.认真观察两种过饱和溶液析出晶体的过程。2.对自己所结晶的明矾石和氯化铵晶体的数量、形态和大小进行观察描述。3.对两种异质成核现象进行分析比较和总结。

第二篇：关于水结晶实验的感悟1

环化学院 化工122班 姜广 12412048

关于水结晶实验的感悟

看了水结晶的实验后感触很深，一滴水竟然有这样大的魔力，感受人类的感情并拥有自己的感情，能表现出自己的喜怒哀乐，这充分体现中国古人所说的万物皆有情的说法，我想着也就是宇宙的和谐之处吧，也正是这样的和谐才孕育才世间万物并存在上亿年之久，大自然真是太神奇了。但中国的古人更了不起，竟然能在生产工具与技术那样落后的时代创造出如此先进的思想。

首先让我们非常惊叹和自豪的就是中华文明的先进性，中国古人的思想竟然超前了西方的同类研究成果数千年，这不禁让我激动不已，我由衷地敬佩我们的国家不再被他人看做是思想 文化落后的民族，这些优秀的文化遗产给给那些看不起中华民族的人一个强大的回应。我们要自豪地告诉他们我们有丰富的思想文化体系，而且还远远超过你们几千年。

还有就是让我感到对当今年轻人的可恨与可怜。尤其那些终日一味盲目追求外国潮流的人，自己的祖国放着无尽的优秀知识与文化的沉淀，他们却看不见 看不起，一味地把目光投向外国的时尚潮流，还不停地指责我们的文化和学习我们的文化的人老土 刻板 落后，甚至对我们的文化心存藐视，真实搞不懂他们是怎么想的？这也怪不得外国人看不起我们，试想一个连自己本土文化都不热爱 不继承的民族又怎能让别人看得起呢？又谈何让外国人去学习呢？

因此从现在开始我们就要学校了，用我们的的传统文化去武装自己的头脑，去影响我们的的人生观与价值观，做一个真正的中国人。

关于水结晶的实验我觉得它充分体现了佛教中因果祸福的思想，我们就应该学会时常心怀感恩 为人和善，用积极乐观的态度去面对人生。

心怀感恩就是要我们用一颗感恩的心去面对生活，不少人时常会抱怨自己怎么就怎么倒霉呢，那是因为这些人之看到了正经的不如意，却忽视了自几拥有的一切。而现在我们要做的就是发现自己的拥有的幸福，用一颗感恩的心去面对它们，我们应该庆幸自己得到这么多来自上天的恩赐与厚爱，感谢自己生长在这么美好世界里，感恩自己得到父母无微不至的爱，我们得到的是自己永远也还不清的，因此我们要心怀感恩。

与人为善，就是要求我们善待周围的人与物，我们美化自己的心灵，用一颗纯洁的心去对待养育我们的父母和关心我们的朋友。一滴水都能感受到你对他的真心，而何况是人呢？俗话说我为人人，人人为我 只有我们真心对待他人就不愁自己没回报，这种回报不一定是金钱的回报，每当我们献出自己的爱心后会非常充实与开心，更加体会到人生的价值所在。当今社会太多太多的和谐现象发生，那些对自然资源无休止的掠夺与开发，各种与经济利益相关的欺诈与交易是在是太缺乏道德了，我们的社会正需要传统文化的拯救，好好学习儒家文化中的精萃，让我们的社会更加和谐与美好。

中华五千年的文化沉淀博大精深 源远流长，是我们每个现代人都要虚心学习的宝贵财富，去实现中华民族的繁荣与复兴

第三篇：化工原理结晶、萃取教案

结晶、萃取

1.结晶器

用于结晶操作的设备。结晶器的类型很多，按溶液获得过饱和状态的方法可分蒸发结晶器和冷却结晶器；按流动方式可分母液循环结晶器和晶浆（即母液和晶体的混合物）循环结晶器；按操作方式可分连续结晶器和间歇结晶器。一种槽形容器，器壁设有夹套或器内装有蛇管，用以加热或冷却槽内溶液。结晶槽可用作蒸发结晶器或冷却结晶器。为提高晶体生产强度，可在槽内增设搅拌器。结晶槽可用于连续操作或间歇操作。间歇操作得到的晶体较大，但晶体易连成晶簇，夹带母液，影响产品纯度。这种结晶器结构简单，生产强度较低，适用于小批量产品（如化学试剂和生化试剂等）的生产。

1.1强制循环蒸发结晶器

一种晶浆循环式连续结晶器（图1）。操作时,料液自循环管下部加入，与离开结晶室底部的晶浆混合后，由泵送往加热室。

1.2DTB型蒸发结晶器

即导流筒-挡板蒸发结晶器，也是一种晶浆循环式结晶器。1.3奥斯陆型蒸发结晶器

又称为克里斯塔尔结晶器，一种母液循环式连续结晶器。2.萃取

液－液萃取又称溶剂萃取，是向液体混合物中加入适当溶剂(萃取剂)，利用原混合物中各组分在溶剂中溶解度的差异，使溶质组分A从原料液转换到溶剂S的过程，它是三十年代用于工业生产的新的液体混合物分离技术。随着萃取应用领域的扩展，回流萃取，双溶剂萃取，反应萃取，超临界萃取以及液膜分离技术相继问世，使得萃取成为分离液体混合物很有生命力的单元操作之一。蒸馏和萃取均属分离液体混合物的单元操作，对于一种具体的混合物，要会经济合理化的选择适宜的分离方法。一般工业萃取过程分为如下三个基本阶段：

1.1混合过程 将一定量的溶剂加入到原料液中，采取措施使之充分混合，以实现溶质由原料向溶剂的转移的过程；

1.2沉降分层 分离出萃取相与萃余相。1.3脱出溶剂 获得萃取液与萃余液，回收的萃取剂循环使用。翠取过程可在逐级接触式或微分接触式设备中进行，可连续操作也可分批进行。

3.1 液-液萃取设备

和气-液传质过程类似, 在液-液萃取过程中, 要求在萃取设备内能使两相密切接触并伴有较高程度的湍动,以实现两相之间的质量传递;而后,又能较快地分离.但是, 由于液液萃取中两相间的密度差较小,实现两相的密切接触和快速分离.要比气液系统困难的多.为了适应这种特点,出现了多种结构型式的萃取设备。目前,为了工业所采用的各种类型设备已超过30种,而且还不断开发出新型萃取设备。根据两相的接触方式,萃取设备可分为逐级接触式和微分接触式两大类;根据有无外功输入,又可分为有外能量和无外能量两种。工业上常用萃取设备的分类情况如下表: 本接简要介绍一些典型的萃取设备及其操作特性。

3.2混合-澄清槽

混合-澄清槽是最早使用,而且目前仍广泛用于工业生产的一种典型逐级接触式萃取设备。它可单级操作,也可多级组合操作.每个萃取级均包括混合槽和澄清槽两个主要部分。为了使不互溶液体中的一相被分散成液滴而均匀分散到另一相中,以加大相际接触面积并提高传质速率,混合槽中通常安装搅拌装置.也可用脉冲或喷射器来实现两相的充分混合。澄清器的作用是将已接近于平衡状态的两液相进行有效的分离.4.塔式萃取设备

习惯上,将高径比很大的萃取装置统称为塔式萃取设备.为了获得满意的萃取效果, 塔设备应具有分散装置,以提供两相混合和分离所采用的措施不同,出现不同结构型式的萃取塔。

4.1填料萃取塔

用于萃取的填料塔与用于气－液传质过程的填料塔结构上基本相同，即在塔体内支承板上充填一定高度的填料层。萃取操作时，连续相充满整个塔中，分散相以液滴状通过连续相。5.萃取设备的选择

各种不同类型的萃取设备具有不同的特性,萃取过程中物系性质对操作的影响错综复杂.对于具体的萃取过程选择适宜设备的原则是:首先满足工艺条件和要求，然后进行经济核算,使设备费和操作费总和趋于最低.萃取设备的选择, 应考虑如下的因素: 5.1所需的理论级数

当所需的理论级数不大于2-3级时,各种萃取设备均可满足要求;当所需的理论级数较多(如大于4-5级)时,可选用筛板塔;当所需的理论级数再多(如10-20级)时, 可选用有能量输入的设备, 5.2生产能力

当处理量较小时,可选用填料塔,脉冲塔.对于较大的生产能力,可选用筛板塔, 转盘塔及混合-澄清槽.离心萃取器的处理能力也相当大.5.5其它

在选用设备时,还需考虑其它一些因素,如:能源供应状况,在缺电的地区应尽可能选用依重力流动的设备;当厂房地面受到限制时,宜选用塔式设备, 而当厂房高度受到限制时,应选用混合澄清槽。

四、课堂小结

本节课所学知识点比较多，但应分清主次，应重点复习需掌握结晶和萃取的定义，了解相关设备的结构及工作原理。

五、布置作业

课后习题3（34-46）。

第四篇：金属的结构与结晶 教案

《金属材料与热处理》教案

【复习提问】1.何谓金属的力学性能？金属的力学性能包括哪些？

2.何谓金属的工艺性能？主要包括哪些内容？

【新课】（2课时）

第二章 金属的结构与结晶

【基本要求】1.了解金属的晶体结构；

2.掌握纯金属的结晶过程；

【重点】1.有关金属结构的基本概念：晶面、晶向、晶体、晶格、单晶体、多晶体，金属晶格的三种常见类型。2.金属结晶的基本过程。

3.晶粒的概念及晶粒大小对金属性能的影响。

【难点】

实际金属的晶体缺陷及其对金属性能的影响（选讲）。

§2-1金属的晶体结构

一、晶体与非晶体

晶体：所谓晶体是指其原子（离子或分子）在空间呈规则排列的物体。

（晶体内的原子之所以在空间是规则排列，主要是由于各原子之间的相互吸引力与排斥力相平衡的结果。）原子在空间呈规则排列的固体物质称为“晶体”。

非晶体：在物质内部，凡原子呈无序堆积状态的（如普通玻璃、松香、树脂等）。非晶体的原子则是无规律、无次序地堆积在一起的。

二、晶体结构的概念 1．晶格和晶胞

晶格：把点阵中的结点假想用一系列平行直线连接起来构成空间格子称为晶格。晶胞：构成晶格的最基本单元。

晶格中各种方位的原子面称为“晶面”，构成晶格的最基本几何单元称为“晶胞”。2．晶面和晶向

晶面：点阵中的结点所构成的平面。晶向：点阵中的结点所组成的直线。

由于晶体中原子排列的规律性，可以用晶胞来描述其排列特征。

（阵点（结点）：把原子（离子或分子）抽象为规则排列于空间的几何点，称为阵点或结点。点阵：阵点（或结点）在空间的排列方式称晶体

图2-6

面心立方晶格

（三）密排六方晶格

由12个原子构成的简单六方晶体，且在上下两个六方面心还各有一个原子，而且简单六方体中心还有3个原子。

属于这种晶格的金属有铍（Be）、Mg、Zn、镉（Cd）等。

图2-7 密排六方晶格

§2-2纯金属的结晶

结晶的基本概念：一切物质从液态到固态的转变过程称为凝固，如凝固后形成晶体结构，则称为结晶。金属在固态下通常都是晶体，所以金属自液态冷却转变为固态的过程，称为金属的结晶。

一、纯金属的冷却曲线及过冷度

实际结晶温度的测定：（冷却曲线）

图2-14 过冷度对晶粒大小的影响

过冷度大，ΔF大，结晶驱动力大，形核率和长大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N与G的比值，晶粒变细，但过冷度过大，对晶粒细化不利，结晶发生困难。见图2-14。

2）变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些合金，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。

3）振动处理：

四、金属晶体结构的缺陷

晶体缺陷：晶体中出现的各种不规则的原子堆积现象。1． 空位、间隙原子和置代原子

晶体中的空位、间隙原子、杂质原子都是点缺陷。

图2-15 点缺陷示意图

2． 位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的位错

局部滑移而造成。滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。

第五篇：总结：草酸钙结晶

一

含草酸钙簇晶

大黄虎杖 3 何首乌

番泻叶 5 枇杷叶 6 廖大青叶

人参红参西洋参 10 田七

太子参 12 商陆 13远志 14 牵牛子 15 徐长卿

丁香紫花地丁 17 金银花 18 洋金花

桑寄生 20 槲寄生白芍 22 赤芍牡丹皮

栀子决明子酸枣仁 27 吴茱萸 28 山茱萸 29 小茴香

口诀： 第一句

蓼科三叶五加四；（廖科三个，叶类三个，五加科四个）

第二句

太f子牵牛路长远 ；

第三句

丁丁金金寄生白丹池（赤）；

第四句

栀子明早茱萸回。（早通枣）

二 含草酸钙方晶 商陆 2 补骨脂 3 黄柏 4 木瓜 5 枇杷叶石菖蒲 7 厚朴 8 洋金花

益母草 10 栀子 11 槐花 12 远志 甘草 14 苦参 15 酸枣仁 16 桑寄生 槲寄生17 桑白皮 18 苏木 19 麻黄

砂仁 21 猪苓 22 大血藤 23 鸡血藤 24 红花

香加皮 26 枳壳 27 番泻叶 28 葛根 29 金樱子 口诀： 第一句

商女不知黄瓜恨，半夜（叶）又唱厚金花，第二句

益母知子怀远志，第三句

同甘共苦心酸寄生桑苏黄；

第四句

杀猪留血如红花，第五句

加洲枳壳泻叶归根成精英。

三 含草酸钙砂晶

牛膝 2 秦皮 3 钩藤 4 草麻黄 5 洋金花 6 地骨皮 口诀： 杀牛请勾心，骨皮炒羊筋。

四 含草酸钙针晶

龙胆 2 巴戟天 3 肉桂 4 商陆 5 半夏 6苍术 7白术

天麻 9 山药 10广藿香 11 麦冬 12 石斛 13 益母草

口诀： 真龙把肉商吓苍白，跑到天山种香麦。（另加上

益母草

石 斛）

五

含草酸钙柱晶

射干 川射干 2 沉香 3 肉桂 4 补骨脂 5 淫羊藿 口诀 ： 一炷香时间，吃掉羊肉，吸干骨质。

六 含草酸钙结晶（没有注明何种结晶）

防己 2 浙贝母 3 蒲公英 4 川芎 5 木通 口诀： 防备捅胸脯。

木通含棱晶 七 晶纤维 即 晶鞘纤维 苦参 2 木通 3 鸡血藤 4 枇杷叶 5 葛根 6 甘草 7 石菖蒲 8 黄柏 9 番泻叶 口诀 ： 昌微博，感谢哥，木若苦鸡巴。

昌（石菖蒲）微博（黄柏），感（甘草）谢（番泻叶）哥（葛根），木（木通）

若苦（苦参）鸡（鸡血藤）巴（枇杷叶）。

2012年的执业考试中，出现了天南星含有针晶，干姜有油细胞等冷门，大家看书总结的时候还是要更细节一些，特别是中药的举例，一定要仔细的看。