结晶优秀公开课课件

沉淀分离法回顾盐析沉淀法有机溶剂沉淀等电点沉淀法成盐沉淀法高分子聚合物沉淀选择性变性沉淀法原理、无机盐的选择（(NH4)2SO4）、影响因素（5个）、优缺点原理、常用（甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮）、影响因素（4个）、优缺点原理、使用时注意事项金属离子沉淀法：3类有机酸沉淀法：常用有机酸无机酸沉淀法：常用无机酸常用沉淀剂、影响PEG沉淀效果的因素、如何去除沉淀中的PEG3种方法沉淀和结晶（晶体）的异同点

相同：在本质上同属一种过程（固相析出）晶体：有规则无定形沉淀：无规则构成单位（原子、离子或分子）的排列方式不同条件缓慢变化时，溶质分子有足够时间排列，有利于结晶形成；条件变化剧烈，强迫快速析出，溶质分子来不及排列就析出，形成无定形沉淀。区别：结晶法：高度的选择性（原因：只有同类分子或离子才能排列成晶体）。沉淀法：浓缩与分离，但所得的沉淀物聚集多种物质，或含有盐类，或包裹着溶剂。分离效果

结晶：液体呈晶态从溶液中析出的过程（有时把析出的晶体也称为结晶）

晶态：外观形状一定、内部的分子（或原子、离子）在三维空间进行有规则的排列而产生的物质存在形态。结晶有很好的选择性，原因：只有同类分子或离子才能排列成晶体。结晶的过程影响结晶析出的条件结晶的一般方法提高晶体质量的方法一、结晶的过程

将溶质放入溶剂中固体的溶解：溶质分子扩散进入液体内部溶质的沉积：溶质分子从液体中扩散到固体表面进行沉积溶液未饱和：溶解速度>沉积速度溶液饱和：溶解速度=沉积速度，平衡达到饱和度：溶解速度<沉积速度，可能析出晶体

（一）过饱和溶液的形成蒸发法冷却法化学反应结晶法盐析结晶法等电点法复合法制备结晶的首要条件是溶液的过饱和。1.蒸发法借蒸发出去部分溶剂的结晶方法。使溶液在加压、常压或减压下加热，蒸发除去一部分溶剂，以达到或维持溶液过饱和度。适于溶解度随温度变化不显著的物质或随温度升高溶解度降低的物质（例子）。2.冷却法基本上不除去溶剂，而是使溶液冷却降温成为过饱和溶液。此法适于溶解度随温度降低而显著减小的物质3.化学反应结晶法向溶液中加入反应剂，生成一个新的溶解度更低的物质，当浓度超过它的溶解度时就有结晶析出。如：在抗生素的溶液中加入成盐剂（酸、碱或盐类），使抗生素以盐的形式结晶析出。NaOH,CH3COOK5.等电点法利用某些生物物质具有两性化合物性质—当溶液pH值调至等电点时溶解度最小，使生物物质从水溶液中沉淀析出。6.复合法几种方法合并使用。盐析和冷却并用；冷却和化学反应并用；结合等电点

（二）晶核的形成晶核：过饱和溶液中最先析出的微小颗粒，是以后结晶的中心。

成核速度：单位时间内在单位体积溶液中生成的新晶核数目。是决定晶体产品粒度分布的首要因素。1.成核速度的影响因素：溶液的过饱和度、温度、溶质种类（1）过饱和度理论曲线实际曲线过饱和度成核速度晶体生长速度和所需晶体大小（3）溶质种类

无机盐类：阳离子或阴离子的化合价越低，越不容易成核相同化合价下，含结晶水越多，越不容易成核有机物质：结构越复杂，相对分子质量越大，成核速度越慢2.晶核的诱导加晶种能诱导结晶晶种可以是同种物质或相同晶形的物质，有时惰性的无定形物质也可作为结晶的中心，如尘埃。

添加晶种诱导晶核形成的方法：（1）有现成晶体：取少量研碎，加溶剂，离心去除大颗粒，稀释，悬浮液中有小晶核，倒入待结晶溶液，搅拌，放置一段时间

（2）无现成晶体：①取1-2滴待结晶溶液置于表面玻璃皿上，缓慢蒸发除去溶液，可得少量晶体②取少量溶液置于试管中，旋转试管，使溶液在管壁上形成薄膜，溶剂蒸发，冷却试管，管壁上可形成一层结晶。

刮下结晶，蘸取少量接种到待结晶溶液，搅拌

影响晶体生长的因素：杂质、搅拌、温度和过饱和度①杂质：制止、促进、改变外形②搅拌：促进扩散，加速晶体生长、晶核形成。以试验为基础，确定适宜的搅拌速度③温度：升高有利于扩散，使结晶速度增快④过饱和度：增高—使结晶速度增大增高—引起黏度增加，结晶速度受阻二、影响结晶析出的主要条件溶液浓度样品纯度溶剂pH温度时间晶体形成1.溶液浓度

超过饱和浓度目的物的浓度是结晶的首要条件浓度高：结晶收率高浓度过高：分子在溶液中析出的速度太快，超过形成晶核的速率，得不到晶体，只获得无定形固体颗粒；杂质浓度增大，易生成纯度差的粉末结晶。浓度应根据工艺和具体情况确定3.溶剂生化小分子：水、乙醇、甲醇、丙酮、氯仿大分子（蛋白质、核酸、酶）：(NH4)2SO4，NaCl,磷酸缓冲液、Tris缓冲液、丙酮、乙醇等混合溶剂选择溶剂需注意：①溶剂不能和结晶物质发生化学反应②对结晶物质有较高的温度系数③杂质有较大的溶解度/结晶物质与杂质有溶解度的差别④对于容易挥发的有机溶剂，操作方便、安全4.pH等电点附近5.温度低温下结晶：①不容易变性失活②使溶质溶解度降低，有利于溶质的饱和③避免细菌繁殖温度：0-20oC富含有机溶剂的结晶体系：更低的温度温度过低：黏度增大结晶变慢—低温析出结晶后适当升温（一）盐析结晶法主要用于大分子如蛋白质、酶、多肽等的结晶原因：不耐热，对pH变化及有机溶剂十分敏感用中性盐作为沉淀剂，安全、操作简单加固体盐法加饱和盐溶液透析扩散法（二）有机溶剂结晶法用于小分子物质的结晶直接加有机溶剂结晶利用挥发性溶剂蒸发结晶（三）等电点结晶法多用于一些两性物质（四）其他温度差法、加入金属离子法四、提高结晶质量的方法

晶体的质量大小形状纯度过饱和度温度搅拌速度晶种（一）晶体大小1.过饱和度增加过饱和度一般使结晶速度增大过饱和度成核速度晶体生长速度>原因：得到的晶体较细小2.温度

快速冷却：达到较高的过饱和度，晶体细小且常导致生成针状晶（容易散热）；

缓慢冷却：粗大的晶体温度成核速度晶体生长速度<低温得到较细晶体3.搅拌搅拌能加快成核速度，提高晶体长大的速度。搅拌达到一定程度后，再加快搅拌效果不显著；晶体还会被打碎

搅拌越快，晶体越细4.晶种加入晶种能诱导结晶，而且能控制晶体的形状、大小和均匀度（二）晶体形状

同种物质用不同方法结晶时，得到的晶体形状可以完全不一样。外形变化是由于在一个方向生长受阻，或在另一方向生长加速所致。

影响因素：过饱和度、搅拌、温度、pH；从不同溶剂中结晶得到不同的外形；杂质：杂质可吸附在晶体表面，使其生长速度受阻（三）晶体纯度

晶体常会包含母液、尘埃和气泡等，所以结晶器要清洁，结晶液应过滤以防止夹带灰尘、铁锈等；晶体表面有一定的物理吸附能力，因此有很多母液和杂质——表面杂质可通过洗涤除去。结晶速度过大时（过饱和度较高、冷却速度很快），容易形成晶簇，包含母液等杂质。

重结晶（四）重结晶

将晶体用合适的溶剂溶解，再次结晶，使纯度提高。原因：杂质和结晶物质在不同溶剂和不同温度下的溶解度不同。

重结晶的关键：选择一种合适的溶剂①溶质在溶剂中的溶解度随温度升高而迅速增大，冷却时能析出大量结晶；②溶质易溶于某一溶剂而难溶于另一溶剂，且两溶剂互溶——用混合溶剂进行试验。

③对色素、降解产物、异构体等杂质有良好的溶解性；④无毒性或毒性极低、沸点较低便于回收（