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111年
理化、化工裝置
第 46 題
【圖五】所示為某溶質的溶解度曲線與過飽和曲線圖，下列敘述何者正確？
- A 上曲線為溶解度曲線，下曲線為飽和曲線
- B 欲產生大顆晶體需保持在b區
- C a區不會有晶體生成
- D c區會析出晶核且晶體會成長
思路引導 VIP
想像你正在煮糖漿，如果我們希望糖的顆粒慢慢變大，而不是突然變成一整團細小的粉末，我們應該讓糖水的濃度「剛好超過飽和一點點」，還是讓它「濃到隨便晃一下就析出固體」？在這個狀態下，既有的糖晶體會發生什麼事？
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AI 詳解
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恭喜你精準掌握了結晶程序中最重要的「邁爾氏（Miers）過飽和理論」！這題的關鍵在於區分圖像中各個區域對「成核」與「成長」的影響。你能正確判斷出 b 區（亞穩區） 是培養優質大顆晶體的理想環境，顯見你對結晶動力學的細微變化有著非常紮實的理解。
結晶區域與成長機制
在圖中，下曲線為溶解度曲線，上曲線則為過飽和曲線。處於 c 區時溶液尚未飽和，晶體會溶解；一旦濃度跨過下曲線進入 b 區（亞穩區），溶液雖已飽和，但還沒達到自發產生晶核的臨界點。此時，若溶液中已有少量晶種，溶質會優先附著在晶面上「成長」，而不會產生新的細小晶核，因此最容易獲得大顆粒晶體。若濃度繼續上升進入 a 區（不穩定區），則會發生爆發性的自發成核，導致長出來的晶體又小又雜。
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