单晶培养.单晶生长

《单晶培养.单晶生长》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、3.1.2单晶的培养物质的结构决定物质的物理化学性质和性能，同时物理化学性质和性能是物质结构的反映。只有充分了解物质结构，才能深入认识和理解物质的性能，才能更好地改进化合物和材料的性质与功能，设计出性能良好的新化合物和新材料。单晶结构分析可以提供一个化合物在固态中所有原子的精确空间位置、原子的连接形式、分子构象、准确的键长和键角等数据，从而为化学、材料科学和生命科学等研究提供广泛而重要的信息。X射线晶体结构分析的过程，从单晶培养开始，到晶体的挑选与安置，继而使用衍射仪测量衍射数据，再利用各种结构分析与数据拟合方法，进行晶体结构解析与结构精修，最后得到各种晶体结构的几何数

2、据与结构图形等结果。要获得比较理想的衍射数据，首先必须获得质量好的单晶。衍射实验所需要单晶的培养，需要采用合适的方法，以获得质量好、尺寸合适的晶体。晶体的生长和质量主要依赖于晶核形成和生长的速率。如果晶核形成速率大于生长速率，就会形成大量的微晶，并容易出现晶体团聚。相反，太快的生长速率会引起晶体出现缺陷。以下是几种常用的有效的方法和一些实用的建议。1.溶液中晶体的生长从溶液中将化合物结晶出来，是单晶体生长的最常用的形式。它是通过冷却或蒸发化合物的饱和溶液，让化合物从溶液中结晶出来。这时最好采取各种必要的措施，使其缓慢冷却或蒸发，以期获得比较完美的晶体。因为晶体的生长和质

3、量主要依赖于晶核形成和生长的速率。如果晶核形成速率大于生长速率，就会形成大量的微晶，并容易出现晶体团聚。相反，太快的生长速率会引起晶体出现缺陷。在实验中，通常注意以下几个方面:①为了减少晶核成长位置的数目，最好使用干净、光滑的玻璃杯等容器。②应在非震动环境中，较高温度下进行结晶，因为较高温度条件下结晶可以减少化合物与不必要溶剂共结晶的几率，同时，必须注意，尽量不要让溶剂完全挥发。因为溶剂完全挥发后，容易导致晶体相互团聚或者沾染杂质，不利于获得纯相、质量优良的晶体。③可以尝试不同的溶剂，但应尽量避免使用氯仿和四氯化碳等含有重原子并且通常会在晶体中形成无序结构的溶剂。2.界

4、面扩散法如果化合物有两种反应物反应生成，而两种反应物可以分别溶于不同(尤其是不太互溶的)溶剂中，可以用溶液界面扩散法(liuuiddi恤sion)。将A溶液小心的加到B溶液上，化学反应将在这两种溶液的接触面开始，晶体就可能在溶液界面附近产生。通常溶液慢慢扩散进另一种溶液时，会在界面附近产生好的晶体。如果结晶速率太快，可以利用凝胶体等方法，进一步降低扩散速率，以求结晶完美。3.蒸汽扩散法蒸汽扩散法(vapordi恤sion)的操作也很简单。选择两种对目标化合物溶解度不同的溶剂A和B，且A和B有一定的互溶性。把要结晶的化合物溶解在盛于小容器、溶解度大的溶剂A中，将溶解度小的

5、溶剂B(也称为反溶剂)放在较大的容器中。盖上大容器的盖子，溶剂B的蒸汽就会扩散到小容器。当然，溶剂A的蒸汽也会扩散到大容器中。控制溶剂A、B蒸汽相互扩散的速度，就可以将小容器中的溶剂变为A和B混合溶剂，从而降低化合物的溶解度，迫使它不断结晶出来。4.凝胶扩散法凝胶扩散法(geldi伪sion)也是比较常用的结晶方法，特别是用于反应物L和M快速反应，并生成难溶产物的情况。我们可以用普通试管或U形管作为凝胶扩散法制备的容器。试管法是将可溶性反应物M(或L)与凝胶混合，待胶化后，将L(或者M)的溶液小心倒在凝胶上面。随着扩散的进行，M和L在界面和凝胶中结晶。当然，这种试管凝胶

6、法可以根据需要，进行多种改造。可以作为单晶生长用的凝胶有多种，常用的有硅酸钠胶、四甲养基硅胶、明胶和琼脂等。5.水热法和溶剂热法如果要获得在溶剂中十分难溶的化合物的晶体，如难溶的无机材料和配位化合物，可以尝试水热法(hydrothermalmethod)或溶剂热法(Solvothermalmethod)。水热法是将难溶化合物与水溶液一起放在密封的耐高压容器中，导致很多化合物在超临界液体中溶解并且慢慢降温过程中结晶。此法对于合成低溶解度化合物是十分有用的。根据实际需要，也可以采用有机溶剂进行类似的反应，称为溶剂热法。此法的机理和水热法相似。在进行水热或溶剂热反应，一定要注

7、意安全。6.升华法升华法(subhmation)能长出好的晶体。理论上，任何在分解温度以下的温度区间具有较大蒸汽压的固体物质均可以采用这种非溶剂结晶方式来培养单晶。由于符合升华条件要求的物质不是很多以及其他原因，该方法比较少用。综合评定以上几种培养单晶的方法，我们首选了比较常见，而且操作简单的溶液中生长晶体的方法。在这种方法中，我们主要采取了缓慢蒸发溶剂法得到单晶。培养单晶所用溶剂是采用第一章中所筛选的溶解度较好的溶剂。L2.2配位聚合物的合成及组装固体状态下配位聚合物各组分通过互相作用最终形成目标聚合物，过程如下:在溶液中，结构单元通过