鹽類結(jié)晶實驗報告-結(jié)晶與晶體生長形態(tài)觀察.doc

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1、鹽類結(jié)晶實驗報告一、實驗名稱：鹽類結(jié)晶與晶體生長形態(tài)觀察二、實驗?zāi)康模?.通過觀察鹽類的結(jié)晶過程，掌握晶體結(jié)晶的基本規(guī)律及特點(diǎn)。為理解金屬的結(jié)晶理論建立感性認(rèn)識。2.熟悉晶體生長形態(tài)及不同結(jié)晶條件對晶粒大小的影響。觀察具有枝晶組織的金相照片及其有枝晶特征的鑄件或鑄錠表面，建立金屬晶體以樹枝狀形態(tài)成長的直觀概念。3.掌握冷卻速度與過冷度的關(guān)系。三、實驗原理概述：金屬及其合金的結(jié)晶是在液態(tài)冷卻的過程中進(jìn)行的，需要有一定的過冷度，才能開始結(jié)晶。而金屬和合金的成分、液相中的溫度梯度和凝固速度是影響成分過冷的主要因素。晶體的生長形態(tài)與成分過冷區(qū)的大小密切相關(guān)，在成分過冷區(qū)較窄時形成

2、胞狀晶，而成分過冷區(qū)較大時，則形成樹枝晶。由于液態(tài)金屬的結(jié)晶過程難以直接觀察，而鹽類亦是晶體物質(zhì)，其溶液的結(jié)晶過程和金屬很相似，區(qū)別僅在于鹽類是在室溫下依靠溶劑蒸發(fā)使溶液過飽和而結(jié)晶，金屬則主要依靠過冷，故完全可通過觀察透明鹽類溶液的結(jié)晶過程來了解金屬的結(jié)晶過程。在玻璃片上滴一滴接近飽和的熱氯化氨（NH4CI）或硝酸鉛[Pb(NO3)2]水溶液，隨著水分蒸發(fā)，溫度降低，溶液逐漸變濃而達(dá)到飽和，繼而開始結(jié)晶。我們可觀察到其結(jié)晶大致可分為三個階段：第一階段開始于液滴邊緣，因該處最薄，蒸發(fā)最快，易于形核，故產(chǎn)生大量晶核而先形成一圈細(xì)小的等軸晶（如圖1所示），接著形成較粗大的柱狀

3、晶（如圖2所示）。因液滴的飽和程序是由外向里，故位向利于生長的等軸晶得以繼續(xù)長大，形成伸向中心的柱狀晶。第三階段是在液滴中心形成雜亂的樹枝狀晶，且枝晶間有許多空隙（如圖3所示）。這是因液滴已越來越薄，蒸發(fā)較快，晶核亦易形成，然而由于已無充足的溶液補(bǔ)充，結(jié)晶出的晶體填布滿枝晶間的空隙，從而能觀察到明顯的枝晶。四、材料與設(shè)備：1）配置好的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%~30%氯化銨水溶液。2）玻璃片、量筒、培養(yǎng)皿、玻璃棒、小燒杯、氯化銨、冰塊。3）磁力攪拌器、溫度計。4）生物顯微鏡。五、實驗步驟：1.將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%~30%氯化銨水溶液，加熱到80~90℃，觀察在下列條件下的結(jié)晶過程及晶

4、體生長形態(tài)。1)將溶液倒入培養(yǎng)皿中空冷結(jié)晶。2)將溶液滴在玻璃片上，在生物顯微鏡下空冷結(jié)晶。3)將溶液滴入試管中空冷結(jié)晶。4)在培養(yǎng)皿中撒入少許氫化氨粉末并空冷結(jié)晶。5)將培養(yǎng)皿、試管置于冰塊上結(jié)晶。2.比較不同條件下對氯化銨水溶液空冷結(jié)晶組織的影響：氯化鈉溶液在玻璃皿中空冷時由于玻璃皿邊緣與中心的介質(zhì)不同，造成氯化鈉溶液潔凈的不均勻，從而造成晶粒的大小不同；另外撒入少量的氯化銨粉末后粉末在促進(jìn)結(jié)晶的同時也成為氯化銨的成長中心，析出的氯化銨依附在撒入的粉末上成長，即撒入的粉末有引導(dǎo)結(jié)晶的作用，實際的形態(tài)和撒入的量、分布有關(guān)。圖3圖2圖1圖4分別為樹枝晶生長圖、銻錠表面浮凸

5、的樹枝狀晶、鉛銻合金的顯微組織六、實驗總結(jié)