溶解度和介稳区宽度

• 结晶与沉淀介绍
• 过饱和度：结晶的驱动力
• 如何测量晶体尺寸

通过降低饱和起始溶液中的产品溶解度实现结晶：

• 冷却
• 添加反溶剂
• 蒸发
• 上述方法的某些组合

另一导致结晶形成的常用方法是两个或多个反应物混合后产生化学反应，形成在反应混合物中不溶解的固态产品；其中常见的示例是酸碱反应形成盐。

选择结晶产品的方法会有较大差异性，取决因素会有很多。 例如，蛋白质晶体是热敏性物质，因此排除冷却和蒸发，反溶剂添加是较常见的结晶方法。 对于许多结晶过程而言，冷却具有优势，因为是可逆的；饱和溶液可以在非较优条件下再加热，重复降温过程。

溶解度曲线通常用于说明溶解度、温度和溶剂类型之间的关系。 通过绘制温度和溶解度之间的曲线，科学家创建了开发所需结晶过程需要的框架。 此处显示，在溶剂 A 中给定物质的溶解度很高，这表明每单位质量的溶剂可结晶更多的材料。 溶剂 C 在任何温度下的溶解度都很低，表明该溶剂可以作为有用的反溶剂。

一旦选择了适当的溶剂，溶解度曲线便成为研发高效结晶过程的主要工具。 利用此信息，可以选择起始浓度和温度或反溶剂率，可以计算理论产量并可做出如何形成结晶的较重要决定。 

一种基于探头的仪器可跟踪过程中存在的颗粒大小和计数的变化速率与程度，通过准确识别各种溶质浓度时的溶解点（溶解度曲线点）和成核点（MSZW 上的点），ParticleTrack 可用于测量溶解度曲线和 MSZW（介稳区宽度）。

在 Barrett 与 Glennon（Trans ICHemE，第 80 卷，2002 年，第 799-805 页）的一项研究中, 一种不饱和溶液以缓慢的、固定的速率冷却，直到 ParticleTrack (Lasentec FBRM) 测量 MSZW 指示点中的成核点为止。 接下来，缓慢加热溶液，直至测得的溶解点表示溶解度曲线上的点。 然后，将溶剂添加至体系以降低浓度，并重复该过程。 通过这种方式，可以在各种温度下快速测量溶解度曲线和 MSZW。

在此图中，显示钾铝矾的溶解度曲线和介稳区宽度。 尽管给定溶剂-溶质系统的溶解度曲线为热力学固定，MSZW 是动力学边界，可根据冷却速率、搅拌或台秤等过程参数进行变化。 在各种过程条件下表征 MSZW 有助于科学家了解在不同规模或过程不正常时结晶过程的表现。 在不同的条件下，MSZW 中的可变性表明，系统在成核点和动力学方面的表现可能不一致。 此结果可能会证明调查对过程进行加晶的可能性，以便确定每个实验或批次的成核点。

测定溶解度的动态方法，例如本方法，有时准确度会受限，因为快速加热速率意味着会高估溶解点。 重力分析等静态方法准确度更高，但耗时更长且操作繁琐。 可使用许多技巧测定溶解度曲线，较近旨在预测不同溶剂溶解度的研究显示了承诺。

结晶单元操作为锁定并控制优化的晶体尺寸和形状分布提供了独特的机会。 这样做可以显著降低过滤和干燥时间，避免仓储、运输与保质期问题，并以较低的成本确保一致及可重复的过程。

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