結晶操作的要求是生產出具有壹定粒度分布的純凈晶體。晶體產品的粒度及其分布主要取決於成核率（單位時間內單位體積溶液中產生的晶核數量）、晶體增長率（單位時間內晶體線性尺寸的增加量）和晶體在結晶器中的平均停留時間。溶液的過飽和度與成核率和晶體生長率有關，因此對結晶產品的粒度及其分布有重要影響。在過飽和度較低的溶液中，晶體生長速率和成核速率的比值較大（見圖），因而得到的晶體較大，晶形較完整，但結晶速率很慢。在工業結晶器中，過飽和程度通常控制在介穩區，此時結晶器具有較高的生產能力，也能獲得壹定尺寸的晶體產品。使結晶完全。
晶體在壹定條件下形成的特定晶體形狀，稱為晶體習性。從溶液中添加或去除某種物質（稱為晶體習性修飾劑），可以改變晶體的習性，使得到的晶體具有另壹種形狀。這對工業結晶具有壹定的意義。結晶劑通常是壹些表面活性物質和金屬或非金屬離子。
在溶液中形成晶體的過程稱為結晶。結晶的方法壹般有2種：壹種是溶劑蒸發法，它適用於溫度對溶解度沒有影響的物質。沿海地區的 "曬鹽 "就是采用這種方法。另壹種是冷卻熱飽和溶液法。此法適用於溫度升高，物質的溶解度也增大的情況。如北方地區的鹽湖，夏季氣溫高，湖面無結晶；每到冬季，氣溫降低，堿（Na2CO3-10H2O）、氧化亞氮（Na2SO4-10H2O）等物質就從鹽湖中析出。為了在實驗室中獲得較大的完整晶體，通常采用緩慢降低溫度、減慢結晶速度的方法。
人們看不到物質在溶液中同時溶解和結晶的宏觀現象，但實際上構成物質的微粒在溶液中同時溶解和結晶存在著兩種可逆的運動。通過改變溫度或減少溶劑，可以使溶質粒子在壹定溫度下的結晶速率大於溶解速率，從而使溶質從溶液中結晶出來。在純化化學試劑的結晶和重結晶操作中，溶劑的選擇是關系到純化和回收質量的關鍵問題。選擇合適的溶劑應註意以下問題：
所選溶劑不應與待純化的化學試劑發生化學反應。例如，脂肪族鹵代烴不能用作堿性化合物結晶和重結晶的溶劑；醇類不能用作酯類化合物結晶和重結晶的溶劑，也不能用作氨基酸鹽酸鹽結晶和重結晶的溶劑。
所選溶劑在高溫時對要提純的化學試劑的溶解能力應較大，而在低溫時對要提純的化學試劑的溶解能力會大大降低。
所選溶劑要麽對待純化化學試劑中可能存在的雜質具有較高的溶解度，以便在待純化化學試劑結晶和重結晶時，雜質仍留在母液中、或溶解度低，使雜質溶解在待純化化學試劑的熱量中，但很少溶解在熱溶劑中，並通過熱過濾除去。
所選溶劑的沸點不宜過高，以免在結晶和重結晶時溶劑附著在晶體表面而不易除去。
結晶和重結晶常用的溶劑有：水、甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、乙酸乙酯、氯仿、冰醋酸、二氧六環、四氯化碳、苯、石油醚等。此外，甲苯、硝基甲烷、乙醚、二甲基甲酰胺、二甲基亞碸等也經常使用。二甲基甲酰胺和二甲亞碸的溶解能力較大，在找不到其他適用溶劑時可以試用。但往往不易從溶劑中析出晶體，且沸點較高，吸附在晶體上的溶劑不易去除，這是其缺點。乙醚雖然是常用的溶劑，但如果有其他適用的溶劑，最好不要用乙醚，因為壹方面由於乙醚易燃、易爆，使用時危險性特別大，要特別小心；另壹方面由於乙醚容易沿瓶壁爬行揮發，使想凈化的化學試劑沈澱在瓶壁上，從而影響晶體的純度。
在選擇溶劑時壹定要了解要提純的化學試劑的結構，因為溶質往往溶於與其結構相似的溶劑--"相似相溶 "原理。極性物質溶於極性溶劑，難溶於非極性溶劑；相反，非極性物質溶於非極性溶劑，難溶於極性溶劑。這壹溶解度規律對實驗工作具有壹定的指導作用。例如：待提純的化學試劑是壹種非極性化合物，實驗中已知其在異丙醇中的溶解度太小，異丙醇不宜作為其結晶和重結晶的溶劑，那麽壹般就不必實驗用極性較大的溶劑，如甲醇、水等，應實驗用極性較小的溶劑，如丙酮、二氧六環、苯、石油醚等。適用溶劑的最終選擇只能通過實驗方法來決定。
關於晶體的析出 過濾得到的濾液冷卻後，會有晶體析出。用冷水或冰水快速冷卻溶液並用力攪拌，會得到非常小的晶體；將熱溶液在室溫下緩慢冷卻，會得到均勻而大的晶體。
如果溶液冷卻後仍不析出晶體，可用玻璃片將容器壁控制在液面下，也可加入晶種，或進壹步降低溶液溫度（用冰水或其他冷凍溶液冷卻）。如果溶液冷卻後不析出晶體而變油，可重新加熱至形成澄清的熱溶液，讓其自行冷卻，並不斷用玻璃棒攪拌溶液，摩擦容器壁或澆鑄晶種，以加速晶體的析出。如果還有油開始析出，應立即劇烈攪拌，使油滴分散。在溶液中形成晶體的過程稱為結晶。結晶的方法壹般有 2 種：壹種是溶劑蒸發法，適用於溫度不影響溶解度的物質。沿海地區的 "曬鹽 "就是采用這種方法。另壹種是冷卻熱飽和溶液法。這種方法適用於溫度升高，物質的溶解度也增大的情況。如北方地區的鹽湖，夏季氣溫高，湖面無結晶；每到冬季，氣溫降低，堿（Na2CO3-10H2O）、氧化亞氮（Na2SO4-10H2O）等物質就從鹽湖中析出。為了在實驗室中獲得較大的完整晶體，通常采用緩慢降低溫度、減慢結晶速度的方法。
只有當溶液達到過飽和狀態時，晶體才會析出。
結晶的方法壹般有兩種，壹種是蒸發結晶，壹種是冷卻結晶
蒸發結晶
原理
蒸發結晶：蒸發溶劑，使溶液由不飽和變為飽和，繼續蒸發，多余的溶質就會有晶體析出，稱為蒸發結晶。例如：當NaCl和KNO3的混合物中NaCl多而KNO3少時，就可以用這種方法，先分離出NaCl，再分離出KNO3。
可以觀察溶解度曲線，溶解度隨溫度的升高而增大很明顯，這種溶質稱為陡升型，反之稱為緩升型。
當溶液中混有陡升型和緩升型時，如果要分離陡升型，可以用冷卻結晶的方法來分離，如果要分離緩升型溶質，可以用蒸發結晶的方法來分離，也就是說，蒸發結晶適用於溶解度隨溫度變化不大的物質，如：氯化鈉。
例如，硝酸鉀屬於陡升型，氯化鈉屬於緩升型，因此可以用蒸發結晶法分離出氯化鈉，也可以用冷卻結晶法分離出硝酸鉀。
實驗過程
在蒸發皿中，將蒸發皿放在鐵架臺的鐵圈上，將液體倒入不超過蒸發皿體積2/3的蒸發皿中，蒸發過程中不斷用玻璃棒攪拌液體，防止液體受熱不均和飛濺。看到有大量固體析出，或只剩下少量液體時，停止加熱，利用余熱將其蒸發
過濾
而蒸發往往伴隨著過濾。下面介紹幾種常用的過濾方法：
1常壓過濾，所用的儀器有：玻璃漏鬥、小燒杯、玻璃棒、鐵架臺等。需要註意的問題是：折疊濾紙時要盡量使其緊貼玻璃漏鬥內壁，這樣會形成連續的水珠，使過濾速度加快。這與壹般過濾速度慢的區別並不十分明顯，但在需要加熱過濾時卻大不相同。例如，在制備 KNO3 時，如果速度太慢，就會使它在漏鬥右由於冷卻而使部分 KNO3 沈澱堵塞漏鬥口，這樣實驗結果就不太理想了。
2減壓過濾，使用的儀器有：布氏漏鬥、抽氣瓶、濾紙、洗瓶、玻璃棒、循環真空泵。要註意以下問題：濾紙的選擇要適中，當濾瓶與循環真空泵相連時要用洗瓶將濾紙四周潤濕，之後將待過濾的產品轉移到它上面（如果有溶液部分要用玻璃棒引流）。結晶
結晶
結晶
蒸發、濃縮、降溫結晶
簡介
先加熱溶液，蒸發溶劑成飽和溶液，此時降低熱飽和溶液的溫度，溶質隨溫度的變化溶解度大，就會析出晶體，稱為降溫結晶。
結晶後，溶質的質量變小
溶劑的質量不變，溶液的質量變小
溶質的質量分數變小
溶液的狀態為飽和狀態
結晶後，溶液的狀態為飽和狀態。
結晶通常伴隨著過濾。以下是幾種常見的過濾方法：1 常壓過濾，所用儀器有：玻璃漏鬥、小燒杯、玻璃棒、鐵架臺。需要註意的問題是：折疊濾紙時應盡量緊貼玻璃漏鬥內壁，這樣才能形成連續的水滴，加快過濾速度。這與壹般過濾速度慢的區別並不十分明顯，但在需要加熱過濾時卻大不相同。例如，在制備 KNO3 時，如果速度太慢，會導致部分 KNO3 在漏鬥中直接冷卻而析出，堵塞漏鬥口，使實驗效果大打折扣：布氏漏鬥、抽氣瓶、濾紙、洗滌瓶、玻璃棒和循環真空泵。應註意以下問題：濾紙的選擇要適中，當濾瓶與循環真空泵相連時要潤濕濾瓶周邊的濾紙，待過濾後的產品要轉移到哪個地方（如果有溶液部分要用玻璃棒引流）。
原理
1.冷卻結晶的原理是溫度降低，物質的溶解度降低，溶液飽和，多余的即不能溶解的溶質就會析出。蒸發結晶的原理是恒溫或蒸發前後溫度不變，溶解度不變，水分減少，溶液飽和，多余即不能溶解的溶質就會析出。例如，鹽堿湖夏季撈鹽，冬季撈堿，就是這個道理。
2.如果兩種可溶性物質混合後分離或提純，誰容易達到飽和，就用誰的結晶方法，如氯化鈉中含有少量碳酸鈉雜質，就要用氯化鈉的結晶方法即蒸發結晶，反之則用冷卻結晶。
3.當然有關系。溶解度曲線呈明顯上升趨勢的物質，其溶解度隨溫度變化較大，壹般采用冷卻結晶法，溶解度曲線略為平坦的物質，其溶解度隨溫度變化不大，壹般采用蒸發結晶法。
4.補充說明："誰容易達到飽和 "是指兩種可溶性物質中哪壹種物質的含量較大，那麽它就先達到飽和。這時就比較容易析出，我們就用它的結晶方法。
5.氫氧化鈣除與氣體作用外，因其溶解度曲線為隨溫度升高而減小，故用冷卻熱飽和溶液時應先冷卻，其余方法相同。結晶學確實是壹門學問，國內研究結晶學的專家首推天津大學化工學院的王靜康院士。關於這個理論的書很多，但真正具體到每壹類物質或每壹種物質，它們又不完全壹樣。事物的***性可能是理論上的，具體到每壹類化合物的結晶過程中的論述可能最有幫助。溶劑（單壹溶劑或復合溶劑）的選擇、結晶溫度、攪拌速度、攪拌方式、過飽和度的選擇、養晶時間、溶劑滴加的方式和速率等等，不壹而足，而且上述溫度、攪拌速度、時間長短、滴加方式和速率在所有這些溶解、析晶和養晶過程中也不完全相同。這麽多因素疊加在壹起，就更難找了。壹般來說，應先選定主要條件，這樣才能進行結晶過程，得到晶體，然後再對上述條件進行優化。條件成熟後，才能進行中試和生產。如果是理論研究，側重點可能不同。如果是應用研究，那麽溶劑的選擇相對不難，關鍵是用這種溶劑能否找到過飽和點，過飽和點的區間是不是控制得好。如果過飽和點選不好，或者過飽和程度不夠，別說分析晶體了，就連分析晶體都很困難。此時不妨考慮復合溶劑，調整過飽和度區間。所以我認為結晶過程中最重要的是結晶工藝，此時各種條件的控制最為重要。控制好結晶過程，結晶過程大概完成 60%。
結晶過程控制得比較好，主要是按照優化參數，控制好條件，壹般問題不大，放大過程基本不成問題。如果搞基礎研究，物理性質不是很清楚，結晶過程研究可能要花時間、精力。但壹旦了解了整個過程，還是很有價值的。從液態（溶液或熔體）或氣態原料中析出晶體物質是壹個單元操作，是傳熱傳質過程的壹部分。從熔體中析出晶體的過程用於單晶制備，從氣體中析出晶體的過程用於真空鍍膜，而從溶液中析出晶體的過程在化工生產中經常遇到。根據液固平衡的特點，結晶操作不僅可以從溶液中獲得固體溶質，還可以實現溶質和雜質的分離，從而提高產品的純度。早在 5000 年前，人們就開始利用太陽能蒸煮濃縮海水制鹽。結晶已發展成為壹種從不純溶液中生產純固體產品的經濟有效的操作方法。許多化工產品（如染料、塗料、藥品和各種鹽類等）都可以通過結晶獲得，結晶產品不僅具有壹定的純度，而且外形美觀，便於包裝、運輸、貯存和應用。