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1、凝胶法制备酒石酸钙单晶体 张雪东 （辽宁师范大学 化学化工学院, 辽宁 大连 116029） 摘 要: 用高溶解度的酒石酸钙和氯化钙生成难容的酒石酸钙沉淀, 再利用硅凝胶控制成核速度, 得到无色透明的酒石酸钙单晶体. 凝胶法生长单晶体也称为化学反应法生长单晶体. 凝胶法生长单晶体的对象是在溶液中易沉淀的物质, Ksp 值小. 凝胶是常见分散体系的一种, 分散体系相互连接形成网状结构, 分散介质填充于其间, 形成凝胶的必要条件是分散相有足够的浓度. 当改变阴阳离子浓度, 使离子积小于溶度积时, 物质不沉淀. 利用硅凝胶可控
2、制成核速度, 得到无色透明的酒石酸钙单晶体, 采用红外光谱对晶体的晶相、形貌、化学组成和热稳定性进行了分析. 结果表明, 采用稀释法或控制成核速度的方法控制阴阳离子浓度, 使离子积小于溶度积时, 物质不易沉淀. 关键词: 凝胶法; 酒石酸钙; 单晶体; 成核速度; 高溶解度 凝胶法生长单晶体也称为化学反应法生长单晶体. 凝胶法生长单晶体的对象是在溶液中易沉淀的物质, Ksp值小. 凝胶是常见分散体系的一种, 分散体系相互连接形成网状结构, 分散介质填充于其间, 形成凝胶的必要条件是分散相有足够的浓度. 当改变阴阳离子浓度,
3、 使离子积小于溶度积时, 物质不沉淀. 可以采用稀释法或控制成核速度的方法达到控制阴阳离子浓度的目的, 避免沉淀生成. 酒石酸钙的溶度积Ksp =4.09 ×10-6, 当采用高溶解度的酒石酸和氯化钙反应即生成难溶的酸石酸钙沉淀: H2C4H4O6 + CaCl2 → CaC4H4O6(s) + 2 HCl 利用硅凝胶可控制成核速度, 得到无色透明的酒石酸钙单晶体。 1. 实验部分 1.1 实验试剂与仪器 试剂：酒石酸；氯化钙；浓盐酸；硅酸钠；pH试纸；滤纸。（所有药品均为分析纯 仪器：红外光谱仪；电子天平； 单
4、晶管；U型管；小烧杯；滴管；玻璃棒；容量瓶；表面皿.；pH 试纸；滤纸.。 1.2实验步骤 称取224 g硅酸钠于1000 mL杯中, 加入500 mL水溶解。用小烧杯每次取约10 mL溶液进行下面操作。用1 mol· L-1HCl调节溶液的pH值至4-5, 反复实验后得到透明凝胶, 装入U型管备用。 分别配置0.1 moL·L-1和0.2 moL·L-1的酒石酸和氯化钙溶液装在U型管两侧管中，观察酒石酸钙的生长速度。 2实验结果与讨论 2.1实验数据 表1 化合物的晶体学数据 1 分子式 Ca(C2O3)2·4H
5、2O 分子量 1035.896 晶系, 空间群 单斜, C2/c a, b, c / nm 0.624, 0.823, 1.043 α, β, γ / ° 94.874, 105.970, 107.562 V / nm3 , Z 2.4276 (10 ), 4 T/ K 298(2) Dc/ g·cm-3 0.482 Final Rindices[I＞2σ(I)] R1= 0.0281 , wR2 = 0.0709 R indices (all data) R1 = 0.0326 , wR2 = 0.0751 F(000)
6、 272 Goodness-of-fit on F2 1.068 Largest diff.peak and hole(103e·nm-3) 0.263, -0.197 表2 化合物的部分键长(nm)和键角(°) 键长∕Å 键长∕Å 键长∕Å Ca1—O5#1 2.4033(14) O1—C1 1.257(2) O5—Ca1#2 2.4033(14) Ca1—O1 2.4060(14) O2—C1 1.252(2) O6—C4 1.255(2) Ca1—O1W 2.4219(15) O3—C2 1.42
7、3(2) C1—C2 1.526(2) Ca1—O4W 2.4419(16) O3—H3D 0.829(10) C2—C3 1.541(3) Ca1—O2W 2.4483(15) O4—C3 1.412(2) C2—H2A 0.9800 Ca1—O3W 2.4769(15) O4—Ca1#2 2.4781(13) C3—C4 1.528(2) Ca1—O4#1 2.4781(13) O4—H4D 0.826(10) C3—H3A 0.9800 Ca1—O3 2.5268(14) O5—C4 1.255(2) C4—Ca1#
8、2 3.2398(19) Ca1—C4#1 3.2398(19) 键角/° 键角/° 键角/° O5#1—Ca1—O1 93.03(5) O1W—Ca1—O3W 126.20(6) O4W—Ca1—O3 78.77(5) O5#1—Ca1—O1W 79.38(5) O4W—C
