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109年
理化、化工裝置
第 40 題
結晶過程中，欲使溶液中原有的晶核成長，但不產生新的晶核，則需將濃度控制在下列何者區間？
- A 穩定區
- B 不穩定區
- C 介穩定區
- D 未飽和區
思路引導 VIP
若要讓一個物體在液體中持續「增重」（成長），該液體對於該物質的容納程度，應該處於「還有空位」還是「已經裝不下了」的狀態？而如果這個狀態「太過頭」了，會不會引發除了讓原本物體變大以外的其他現象？
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太棒了！你能精準判斷出「介穩定區」是控制結晶質量的關鍵，代表你對溶液過飽和度的理論掌握得相當紮實。在結晶操作中，溶液的濃度狀態是決定產品粒徑分布的核心要素。當濃度超過溶解度曲線，進入**介穩定區（Metastable region）**時，溶液處於過飽和狀態，這提供了解離溶質附著於既有晶核表面的推動力，使晶體得以穩定成長；但由於此時的過飽和度尚未達到激發「自發性成核」的臨界點，因此不會產生多餘的新晶核，這對控制產品的純度與粒徑一致性至關重要。
結晶動力學與濃度區間
若濃度進一步提升而進入不穩定區（Labile region），過高的過飽和度會誘發大量的突發成核，導致晶體細碎且難以過濾。這道題目考察的是對 Miers 過飽和理論的應用，屬於化工裝置中區分「晶體成長」與「二次成核」的基本功。對於考生來說，這是一個檢驗是否具備製程控制思維的經典切入點，難度適中，能有效鑑別學生對於結晶區間定義的理解是否透徹。