1L骑鹤@炽热的仙鹤

(前面的一点废话)边写边发，争取明年之前更完，另外暑假时候发的那个群论科普可能会接着更QAQ(人家才不是懒得写呢)

(另一些近似废话的东西)对于做晶体的大家，特别是喜欢降温结晶的，想必都经常参考溶解度表或者溶解度曲线来确定试剂的加入量。对于硫酸铜氯化钠这种简单晶体确实没啥问题，但是像硫酸镍一类的玩意，就有了个挺蛋疼的问题——溶解度曲线不能告诉我们哪个温度析出的是哪种晶型，(于是，就有了许多死活搞不出α的吧友)。对于配盐晶体也有类似的问题，比如K2CuCl4，溶解度表并不会告诉我们KCl和CuCl2在什么比例时才会只析出配盐。而相图就是这么一个既能直观给出溶解度又能很容易看出溶液中会折腾出什么的bug一样的工具。

然后，先说一下什么是相，首先，wiki百科告诉我们，物理和化学性质均一的体系称为一个相，比如说，烧杯里一定浓度硫酸铜溶液就可以说是一个单相体系，而如果底下有析出的硫酸铜晶体，那么就一共有两个相，溶液算一个，晶体算一个。

那么，既然物理性质不同就可以算是两相，同一种物质，或者同一种组成的混合物可以形成很多相，比如水蒸气，水和冰，这三个相的化学式都是H2O。显然，同种物质的不同相之间可以在一定条件下互相转化，描述不同相间转化的曲线图就叫相图(我想我应该说明白了吧。。)

以水的相图为例，横坐标为温度，纵坐标为压力，图上的每一点都代表该温度压力下热力学稳定的状态，图上的线代表两相共存的条件，比如，一个大气压下，水和冰共存的温度，也就是水的熔点是0度，在图上表现为，从p=1atm处作一条和温度轴平行的直线，和固液共存线的交点对应的温度就是0度。
图上三条线的交点称为水的三相点，在这个温度和压力下，水的三种状态可以同时稳定存在。
另外，液-气相的交线是有端点的，称为水的临界点，在这个温度，压力以上，液体水和水蒸气将合并为一相(也就是说没有通常看到气-液界面了)，统称为超临界流体(然而并没有亲眼见过。。)

关于相图，还有一堆像相律一类的乱七八糟的东西，鉴于和晶体制作关系不大，在这就不详细说了，有兴趣的可以参考物理化学上册

看到这里(如果真有人认真看了==)，可能会觉得，单组分相图好像和晶体制作没啥关系，毕竟现在吧里好像还没人冻水做冰晶体，就算有，好像也用不着这玩意，毕竟小学生都知道一个大气压下水的冰点是0度，在不同气压下做冰块估计只有脑子有问题的才干得出来。
对于我们平时从溶液中结晶，至少有两个组分：溶剂和溶质。想描述这一过程，就要靠双组分相图。

对于二组分相图，我们又多了一个新变量：两个组分的比例，但要是把相图画成三维的，看着又太麻烦。考虑到平时做晶体压力都是一个大气压，于是在二组分相图中，压力常常被当作一个常量。那么就又能在平面直角坐标系里画图了。以氯化钠和水的相图为例，横坐标为质量比，纵坐标为温度，图上的点表示在该温度和比例下热力学稳定的状态。

接下来就是怎么用相图判断得到的晶体，还是以氯化钠为例，假设你配的溶液的浓度和室温是图中的红点，如果用恒温蒸发，温度不变，氯化钠的比例不断增加，过程就相当于一条相图上与浓度轴平行的线，而交点就是我们最后得到的晶体类型(无水物)
而如果想得到二水合氯化钠的晶体，根据相图，可以选用降温结晶的方法，溶液中盐和水的比例不变，温度降低，在相图上表现为一条和温度轴平行的直线，调节浓度，使交点落在NaCl_2H2O相处，最后降温析出的就是水合物晶体

有了这个方法，就可以围观下硫酸镍这种坑货的结晶条件了。水-硫酸镍的相图如图所示(注意这里横轴是温度)
我们通常说的α硫酸镍的析出温度是310K，也就是40度左右，但注意，比较靠谱的是40度恒温蒸发(竖直向上的直线)，而冷却结晶(水平直线)在图上的交点很可能是七水硫酸镍

接下来就是硫酸锰为何这么坑爹的故事，硫酸锰-水的二组分相图是这样的：
注意那几条线相交的地方，正好是室温(20度左右)
局部放大之后是这样的：
所以几种水合物差不多会一起析出，因此，室温蒸发很难搞出比较好的单晶

顺便提一下，在实际结晶中，由于动力学因素，结果可能会和相图有一定偏离，但偏差不会很大(毕竟相图也是用实验测出来的。。)

@_漠林_只找到了和氯化钴氯化镍画在一起的，上面的点是他们实验时取样的点，不用在意…

啊啊，总算到家了，接着把三组分的更完QAQ