Перекристаллизация

Суть перекристаллизации заключается в очистке. Последовательность действий, которую Вы будете использовать для перекристаллизации, во многом будет зависеть от того, насколько загрязнен продукт и насколько он растворим в различных растворителях. В любом случае вам придется запомнить три вещи:

  1. Ищите растворитель, который растворяет ваше твердое вещество, будучи горячим.
  2. Тот же растворитель не должен растворять ваше вещество на холоду.
  3. Холодный растворитель должен растворять примеси довольно хорошо.

Откуда же мне это знать? – спросит каждый студент. Ответ прост – необходимо экспериментировать. Конечно, некоторые методики получения веществ предусматривают данные о растворителе для перекристаллизации, а часто и количественные отношения. Но задача практикума и его преподавателя, однако, предоставить студенту самому определить растворитель для перекристаллизации. Вы же не собираетесь всегда проводить синтезы известных веществ?

Допустим, Вы – студент, который хочет все разузнать сам, не беспокоя преподавателя вопросами о растворимости. Вы воспользуетесь интернетом и найдете, что растворитель для перекристаллизации – спирт. Если не сказано иное, то авторы имели в виду этиловый спирт. Это означает, что ваше вещество растворимо в горячем спирте и нерастворимо в холодном, по крайней мере плохо растворимо. Поздравляем, это хороший растворитель.

Рекомендую так же не забывать обращать внимание на цвет кристаллической формы. Это важно, поскольку:

  1. Цвет в предположительно белом продукте является примесью.
  2. Краситель в окрашенном изделии не является примесью.
  3. Неправильный цвет в продукте – это примесь.

Обычно предполагают, что примеси присутствуют в небольших количествах. Тогда вам не нужно гадать, какие возможные примеси могут присутствовать или в чем они могут быть растворимы или нерастворимы. Но если ваш образец действительно грязный, придется учитывать и растворимость примесей. Скорее всего, Вам лучше прибегнуть к другому методу очистки. Но это обычно не происходит в студенческой лаборатории (на практикумах), так как Ваши работы заранее продуманны преподавателем.

Ищем хороший растворитель

Если данные о растворимости вашего соединения недоступны, то:

  1. Помещаем  0,10 г твердого вещества (с точностью до 0,01 г) в пробирку.
  2. Добавляем 3 мл растворителя, закрываем пробирку пробкой и встряхиваем. Если все твердое вещество растворяется при комнатной температуре, то ваше твердое вещество растворимо. Не используйте этот растворитель в качестве растворителя для перекристаллизации. (Тем не менее, вы должны отметить это в своей тетради!)
  3. Если твердое вещество не растворилось (или очень малое его количество) при комнатной температуре, открываем (!!!) пробирку и нагреваем ее, встряхиваем. Возможно, вам придется нагреть растворитель до легкого кипения. (Осторожно! Растворители с низкой температурой кипения часто выкипают). Если вещество совсем не растворяется, то не используйте его в качестве растворителя для перекристаллизации.
  4. Если образец растворился в горячем состоянии и не растворился при комнатной температуре, то мы находимся на пути к хорошему растворителю для перекристаллизации. Последнее испытание.
  5. Помещаем пробирку (уже не горячую) в баню с ледяной водой и охладите ее примерно до 5°C или около того. Если выпадет много кристаллов, это хорошо, и это наш растворитель для перекристаллизации.
  6. Предположим, наши кристаллы не появляются, когда мы охлаждаем раствор. Не время сдаваться! Вставляем стеклянную палочку в пробирку, перемешиваем раствор, трем внутреннюю часть пробирки стеклянной палочкой и снова встряхиваем. Если кристаллы все равно не образуются, возможно, нам лучше поискать другой растворитель.
  7. Допустим, после всего этого мы так и не нашли растворителя. Посмотрим снова. Возможно, наше соединение полностью растворяется в этаноле при комнатной температуре и не растворяется в воде. Ага! Этанол и вода смешиваются. Тогда нам придется выполнить перекристаллизацию со смешанным растворителем (смотрите далее).

Общая методика перекристаллизации (если неизвестен объем растворителя)

  1. Помещаем вещество в колбу Эрленмейера (коническую колбу, плоскодонную). Химические стаканы лучше не использовать, так вещество любит высаждаться на стенках во время процесса проведения очистки. Можно использовать и круглодонную колбу. Не думаю, что разумно наполнять колбу наполовину веществом, как и перекристаллизовывать 1 грамм вещества из литровой колбы. Да пребудет с вами здравый смысл.
  2. Нагреваем подобранный растворитель отдельно почти до кипения. Напоминаю, не используем открытый огонь! Медленно (!), порциями (!) добавляйте растворитель в колбу с веществом. Медленно и порциями, однако, не означает раз в час, иначе наш растворитель просто остынет!
  3. Как только все вещество или почти все растворилось, прекращаем добавление.
  4. Добавляем небольшой (пользуемся здравым смыслом) избыток растворителя, чтобы учесть факт испарения и преждевременной кристаллизации.
  5. Если раствор окрашен, а ваше вещество бесцветное или белое, можно воспользоваться активированным углем для обесцвечивания раствора. Если ваше вещество окрашено, разумно опустить этот пункт.
  6. Внимательно осматриваем раствор – там могут быть нерастворимые примеси: кипелки, магнитные якоря, студенческие волосы и так далее. В таком случае необходимо воспользоваться фильтрованием.
  7. Оставляем раствор охлаждаться. Медленное охлаждение позволяет получить более чистое вещество, так примеси не успевают внедряться в кристаллическую решетку.
  8. Не нужно горячую колбу опускать резко в ледяную баню – она просто может треснуть. Ремарк не оставил мне цитаты, но народ говорит, что “поспешишь – людей насмешишь”. Это выражение подходит здесь в прямом смысле. Поместите колбу в ледяную баню хотя бы тогда, когда температура станет чуть больше, чем комнатная. Ледяная баня – это не только лед, но еще и вода, не забывайте про это, иначе процесс охлаждения может затянуться.

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *