成核劑為什麼能減小球晶尺寸？

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僧多肉少

題主的標籤大多是高分子，我先多嘴一句，球晶不僅僅在高分子結晶中存在，在小分子中也存在。感興趣的話，可以看看這篇綜述。Shtukenberg AG, Punin YO, Gunn E, and Kahr B. Chem. Rev. 2012;112(3):1805–1838.

晶體，通常來說，其基本形狀是正方體、正八面體或者其他對稱性稍微低一些的平行六面體。球晶不屬於任何晶型，其在外太空從未被發現。（Lofgren, G. In Proceedings of the Lunar Science Conference; MITPress: Cambridge, USA, 1971; Vol. 2, p 949.）

AFM觀測高分子球晶的生長過程的工作，是我老闆做的。（Lei Y-G, Chan C-M, Wang Y, Ng K-M, Jiang Y, and Lin L. Polymer 2003;44(16):4673–4679.）

對於無成核劑情況，球晶生長形貌如下

對於有成核劑情況下，球晶生長形貌如下

球晶生長的速度，正比於結晶溫度，這表示球晶的生長過程是典型的成核控制，與擴散控制相對。如下圖所示：

確定球晶的形成是成核控制之後，可以肯定，球晶形成過程中，【成核速度慢，生長速度快，成核是球晶生長的控速步驟】，成核越快，球晶的數量越多。【在總材料一定的前提下】，球晶數量越多，每個球晶的尺寸越小。

至於，為什麼成核劑可以誘導成核，那是另外一個問題了，在此不展開討論。

因為是本實驗室的傳統項目，不禁要列一些實驗室的其他人員。

張小難，秀豆的小腦瓜， psyche my

成核劑的作用就是提供晶核。比如說我有1g的樣品，結晶度80%，每個晶核所形成的晶體生長的速率都是相同且恆定的，並且最終均形成完美的球晶。此時用於結晶的樣品的量是0.8g。如果有n個晶核，那麼每個球晶的質量就相當於0.8/n，很顯然晶核越多，每個球晶的質量就越小。由於球晶的密度都是一樣的，所以晶核越多，球晶的體積就越小了。

當然以上只是一個非常粗糙的理想化的模型，但是就理解這個問題來說，我覺得已經足夠了。

總的體積一定。成核劑的作用是生成晶核，晶核的數量越多，那麼每個晶核成長起來的體積肯定越小。

成核劑會提供晶核。在同樣的其他條件下，晶體數量增多，自然是晶體體積減小了。

瞎扯一下：1g水，結成2000顆雪花，和結成50000顆雪花，自然是雪花越多，尺寸越小了。