Кристаллизация

Кристаллизация является наиболее общим методом очистки твердых органических веществ. Для перекристаллизации твердых веществ подбирают растворитель (или смесь растворителей), в котором основное вещество легко растворяется при нагревании и почти не растворяется на холоду. Смысл опе­рации состоит в том, что примеси, как и основное вещество, растворяются в горячем растворителе, но при охлаждении они останутся в растворе, а основ­ное вещество закристаллизуется. Примеси на холоду не выкристаллизовыва­ются, потому что они присутствуют в малой концентрации и раствор не будет пересыщенным относительно примесей. Таким образом, чистое основное ве­щество можно отфильтровать, примеси останутся в фильтрате, который назы­вается также маточным раствором. При более быстрой кристаллизации, т.е. быстром охлаждении нагретого раствора, выпадают более чистые мелкие кри­сталлы, при медленной - крупные. Мелкие кристаллы содержат меньше включений внутри кристалла. Но, с другой стороны, имея большую, чем крупные кристаллы общую поверхность, мелкие кристаллы иногда адсорби­руют из раствора значительные количества примесей.

Если нужно разделить два и более вещества, содержащиеся в смеси в сравнимых количествах, применяют фракционную (дробную) перекристалли­зацию.

Перекристаллизацию проводят следующим образом:

1. Растворяют неочищенное вещество в горячем растворителе. Для этого вещество помещают в колбу, снабженную обратным холодильником (если растворителем служит вода, то обратный холодильник не нужен). Затем вливают растворитель в количестве меньшем, чем требуется для полного растворения, и нагревают смесь до кипения. Через обратный холодильник осторожно добавляют такое количество растворителя, чтобы при кипячении все вещество полностью растворилось. Чтобы избежать перегрева жидкости и толчков при кипении раствора, в колбу перед нагреванием вносят " кипелки" (кусочки пористого материала). Нагревание ведут на водяной бане, за исключением использования высококипящих растворителей.

Если вещество содержит окрашенные примеси, то для обесцвечивания раствора добавляют активированный уголь в количестве 1-2% от массы очи­щаемого вещества. Перед внесением активированного угля нужно раствор не­сколько охладить, поскольку при внесении угля в кипящий раствор может произойти сильное вспенивание и выброс жидкости. Смесь кипятят в течение нескольких минут.

2. Отфильтровывают горячий раствор от нерастворимых веществ.

3. Охлаждают раствор. Кристаллизация считается законченной, когда не наблюдается дальнейшего выпадения кристаллов.

4. Отделяют выделившиеся кристаллы от маточного раствора фильтрованием. Кристаллы промывают холодным растворителем.

5. Высушивают кристаллы, в зависимости от свойства вещества, на воздухе, в вакууме или сушильном шкафу.

6. Определяют температуру плавления вещества, которая служит критерием его чистоты. Если вещество плавится при температуре ниже, чем указа-
но в литературе, то перекристаллизацию повторяют до тех пор, пока температура его плавления не перестанет повышаться.