Вибір розчинника.

Успіх кристалізації залежить від правильного вибору розчинника. Розчинник, що використовується для кристалізації, повинен володіти такими властивостями:

а) бути хімічно інертним по відношенню до речовини, яку очищають, як при кімнатній температурі, так і при температурі кипіння розчину;

б) розчинність речовини у вибраному розчиннику повинна значно збільшуватися при нагріванні , а при охолодженні - зменшуватися;

в) розчинник повинен добре розчиняти домішки навіть при низькій температурі, або практично не розчиняти їх при кипінні;

г) розчинник повинен легко видалятися з поверхні кристалів при промиванні, або при висушуванні.

Для вибору розчинника користуються довідковими даними про розчинність речовини, яку очищають, або проводять підбір дослідним шляхом. У пробірку поміщають кілька кристаликів речовини і додають 2-3 краплі розчинника. Якщо речовина добре розчиняється при кімнатній температурі, то даний розчинник не підходить для очищення від розчинних домішок, але може бути використаний для очищення від нерозчинних домішок. У разі, коли розчинення при кімнатній температурі йде погано, пробірку обережно нагрівають до повного розчинення проби. Якщо після охолодження випадають кристали, то розчинник придатний для перекристалізації.

Бажано, щоб температура кипіння розчинника була на 10-15°С нижче температури плавлення речовини. В іншому випадку речовина може виділитися у вигляді масла (розплаву). Речовина в підсумку виходить більш брудною, ніж до перекристалізації. Якщо речовина дуже низькоплавка і не вдається підібрати відповідний розчинник, то розчинення потрібно вести при більш низькій температурі, ніж температура плавлення речовини, і виділяти речовину сильним охолодженням розчину.

Коли не вдається підібрати індивідуальний розчинник, кристалізацію проводять з суміші розчинників. Для складання суміші, як правило, вибирають два розчинника: «хороший» (добре розчиняє речовину) і « поганий» (в якому речовина не розчиняється). Речовину розчиняють при нагріванні в «доброму» розчиннику, а потім зменшують її розчинність, додаючи до гарячого розчину по краплях «поганий» розчинник до появи незникаючої каламуті. Розчинники, які використовуються в суміші, повинні добре змішуватися один з одним. Звичайно застосовуються наступні суміші розчинників: спирт - вода; спирт - бензол; спирт - крижана оцтова кислота; ацетон - вода; етер - ацетон - бензен; хлороформ - петролейний ефір і інші.

При виборі розчинника керуються емпіричним правилом: «подібне розчиняється в подібному» (вуглеводні - у вуглеводнях, карбонільні сполуки - в ацетоні і т.д.). Іншими словами, для розчинення речовин використовуються розчинники з близькими або аналогічними хімічними властивостями, також враховується їх полярність, що характеризується величиною діелектричної постійної ε (значення ε приводяться в довідковій літературі), яка для різних розчинників коливається в досить широкому інтервалі (для гексану ε = 1,9, для етанолу ε = 25 і т.д.). Полярні речовини добре розчиняються в полярних розчинниках (високе значення ε) , а неполярні - в неполярних (низьке значення ε).

При виборі розчинника слід враховувати його температуру замерзання, можливість регенерації після перекристалізації, токсичність і доступність.

Найбільш вживані розчинники – вода, спирти, ацетон, діетиловий етер, діоксан, етилацетат, хлоровміщуючі (хлороформ, чотирихлористий вуглець, дихлоретан, хлоробензол), сірковуглець. Часто в якості розчинників застосовують аліфатичні і ароматичні вуглеводи – гексан, гептан, петролейний ефір, бензен, толуен, ксилол.

З інших часто використовуваних розчинників необхідно відзначити нітробензол, ацетонітрил, диметилформамід, диметилсульфоксид і розчинники з оснóвними властивостями - піридин та хінолін. Близькими за властивостями до діетилового етеру є тетрагідрофуран (ТГФ) і діоксан. Всі розчинники характеризуються певними фізичними константами (температурою кипіння, інтервалом перегонки, густиною, показником заломлення). Очищені розчинники, що не містять воду, називають абсолютними, наприклад: абсолютний спирт, абсолютний діетиловий етер.

Стимулювання кристалізації.

Часто кристалічна речовина не виділяється з розчину, навіть при тривалому охолодженні. Для прискорення процесу кристалізації створюють штучні центри кристалізації. При цьому часто використовують два прийоми.

1. Введення «затравки». Цей прийом полягає в тому, що в розчин вносять кристали тої ж речовини (затравки), тобто штучно створюють центри кристалізації. Якщо чистої речовини немає, можна змочити розчином скляну паличку і різко охолодити її, помістивши в порожню охолоджувану зовні пробірку. У тонкій плівці рідини на поверхні скляної палички утворюються кристали.

2. Тертя скляною паличкою об стінки посуду. Цей прийом заключається в тому, що не оплавлену скляну паличку вносять до розчину і обережно потирають об стінки посуду. При цьому утворюється дрібний скляний пил, окремі порошинки можуть виявитися підходящими центрами кристалізації. Такими ж центрами кристалізації можуть виявитися і порошинки, що містяться в повітрі. Кристалізація завжди починається від стінок і від поверхні розчину до центру (на твердих поверхнях або на межі розділу фаз). Електричне і магнітне поля, ультразвук, інколи сильне охолодження (наприклад, в рідкому азоті) – все це сприяє процесу кристалізації.