2.2 Перекристаллизация
Важнейшим методом очистки твердых веществ служит перекристаллизация. Он основан на разной растворимости компонентов смеси при температуре кипения растворителя и при охлаждении. Очистка перекристаллизацией будет успешна при следующих условиях: 1) если растворимость вещества резко зависит от температуры;
|
Рис.10. Воронка для горячего фильтрования. |
Рис. 11. Воронка для фильтрования при низких температурах. |
2) если растворимость очищаемого вещества в данном растворителе резко отличается от растворимости примесей; 3) если растворитель не взаимодействует химически с растворяемым веществом. Необходимо выработать привычку взвешивать вещество, подвергаемое очистке, измерять объем растворителя, чтобы количественно оценивать процесс перекристаллизации и иметь возможность его произвести.
Техника перекристаллизации включает в себя: 1) выбор растворителя; 2) приготовление горячего насыщенного раствора в подходящем растворителе; 3) фильтрование горячего насыщенного раствора; 3) охлаждение раствора, вызывающее кристаллизацию; 4) отделение кристаллов от маточного раствора, содержащего растворимые примеси; 5) сушку кристаллов очищенного вещества.
2.2.1 Выбор растворителя
Вещество должно плохо растворятся в растворителе на холоду и хорошо при нагревании. Важное значение имеет также растворимость примесей в выбранном растворителе. Примеси либор должны иметь высокую растворимость либо очень низкую в широком интервале температур в данном растворителе. В последнем случае достаточно чистое вещество можно получить только после многократной перекристаллизации. При перекристаллизации неизвестного вещества, когда и растворитель, и его количество, необходимое для перекристаллизации, неизвестны, следует провести предварительные опыты с малыми количествами вещества в пробирках. Первоначально при выборе растворителя руководствуются старым правилом: «подобное растворяется в подобном», т.е. вещество хорошо растворимо в растворителях, химически и структурно близких ему. Для подбора растворителя можно воспользоваться следующими качественными данными приведенными в табл. 2.
Таблица 2.- Рекомендации по подбору растворителя для перекристаллизации
|
Класс соединений |
Гидрофобные свойства
|
Хорошо растворимы в следующих растворителях |
|
Углеводороды |
Углеводороды, эфир, галогенуглеводороды | |
|
Галогенуглеводороды |
| |
|
Простые эфиры |
Сложные эфиры | |
|
Сложные эфиры |
| |
|
Нитросоединения |
| |
|
Нитрилы |
Спирты, диоксан, уксусная кислота | |
|
Кетоны |
Гидрофильные свойства |
|
|
Альдегиды |
| |
|
Фенолы |
Спирты, вода | |
|
Амины |
| |
|
Спирты |
| |
|
Карбоновые кислоты |
| |
|
Сульфоновые кислоты |
Вода |
Желательно, чтобы температура кипения растворителя была ниже температуры плавления вещества не менее, чем на 10-150С, иначе вещество при охлаждении выделяется в виде масла.
В отдельных случаях можно использовать смеси растворителей (например, вода-спирт, вода-диоксан, хлороформ-петролейный эфир). Их состав в каждом отдельном случае надо предварительно подбирать.
При применении смесей растворителей сначала растворяют вещество в небольшом количестве одного растворителя, который является лучшим из компонентов смешанного растворителя , затем к раствору медленно при нагревании добавляют другой растворитель, хуже растворяющий данное вещество, до тех пор пока осадок, появляющийся в месте падения капли второго растворителя, еще будет растворяться. Если суммарный объем раствора ещё слишком мал, надо ещё раз прилить небольшое количество «хорошего» растворителя, а затем еще раз прилить «плохого». Иногда удобен обратный порядок приливания растворителя (постепенное прибавление хорошего растворителя к суспензии вещества в плохом растворителе).