Выбор растворителя для кристаллизации

Для процесса кристаллизации большое значение имеет правильный выбор растворителя. При выборе растворителя необходимо учитывать следующие требования:

- химическая инертность по отношению к очищаемому веществу;

- вещество должно хорошо растворяться при нагревании и плохо при охлаждении;

- температура кипения раствора должна быть не менее чем на 30°С

ниже температуры плавления кристаллизующегося вещества;

- растворимость основного вещества должна резко отличаться от растворимости загрязняющих примесей;

- растворитель должен легко удаляться с поверхности кристаллов.

При выборе растворителя часто руководствуются правилом «по- добное растворяется в подобном». Так, например, фенолы, низшие карбо- новые кислоты и спирты, а также другие вещества, содержащие гидро- ксильную группу, легко растворяются в воде; высшие эфиры – в низших, высшие спирты – в низших спиртах и т.д. Однако это правило верно толь- ко для веществ простого строения, для сложных соединений оно не всегда соблюдается. Для хорошо изученных веществ растворитель можно под- бирать по данным растворимости, которые находятся в справочниках.

Окончательный выбор растворителя для неизвестного вещества

можно установить лишь опытным путем в пробирках с малыми количест- вами вещества, подвергаемого очистке. Для этого берут небольшие (»0.1 г) равные количества вещества в отдельные пробирки и приливают к ним равные объемы исследуемых растворителей (»0.5–1 мл). Если веще- ство растворяется уже при комнатной температуре, то данный раствори- тель не пригоден для кристаллизации. Растворитель, в котором вещество

не растворяется и при кипении, также не пригоден для кристаллизации. Если после охлаждения из раствора выпадут кристаллы, то растворитель пригоден для проведения кристаллизации.

Признаком пригодности растворителя для кристаллизации вещест- ва, температура плавления которого неизвестна, является постоянство его температуры плавления при повторных кристаллизациях.

В качестве растворителей при кристаллизации применяют воду, этанол, бензол, толуол, ацетон, диэтиловый эфир, ледяную уксусную ки- слоту, хлороформ, этилацетат и др. Легколетучие растворители неудобны

в употреблении, так как они слишком легко улетучиваются с поверхности раствора или кристаллов.

При затруднении в выборе чистых растворителей обычно исполь- зуют следующие комбинации: диэтиловый эфир-н-гексан, хлороформ-н- гексан, дихлорметан-н-гексан, бензол-петролейный эфир, аце- тон-диэтиловый эфир, ацетон-вода, этанол-вода.

Применяя легковоспламеняющиеся растворители (диэтиловый

эфир, петролейный эфир, этанол, ацетон и др.), растворение следует вести очень осторожно в колбе с обратным водяным холодильником, применяя водяную баню. Находящиеся поблизости спиртовки и электронагрева- тельные приборы с открытым обогревом должны быть выключены.

В рабочем журнале оформляют данный этап работы в виде табли-

цы. Знаками «+» или «-» отмечают растворимость.

Таблица.Подборрастворителядляпроведениякристаллизации

Растворитель	Растворимость вещества
на холоду	При нагревании

ПРОВЕДЕНИЕ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

После подбора растворителя необходимое для проведения кристал- лизации количество вещества взвешивают и помещают в круглодонную колбу (или стакан, если в качестве растворителя выбрана вода). Через об- ратный холодильник добавляют растворитель в количестве 30–50 мл на 1–

3 г вещества. При этом вещество не должно раствориться полностью.

Нагревают раствор до кипения. Если вещество не растворилось, то через холодильник добавляют небольшими порциями растворитель каж- дый раз, подогревая раствор до кипения. Эту операцию проводят до тех пор, пока все вещество полностью не растворится в кипящем растворите-

ле (при этом могут остаться нерастворимые примеси).

Горячий раствор быстро фильтруют через складчатый фильтр, что- бы при охлаждении не выпали кристаллы. (Лучше всего фильтрование проводить через воронку для горячего фильтрования). Затем раствору дают медленно охладиться. Чаще всего кристаллизация не является само- произвольной. Ее инициируют путем внесения затравочного кристалла (того же самого очищаемого вещества) или потиранием стеклянной па- лочкой о стенку сосуда. В результате из пересыщенного раствора обычно выкристаллизовывается более чистое вещество. Температура эффектив- ного образования центров кристаллизации должна быть примерно на

100°С, а температура оптимального роста кристаллов – примерно на 50°С

ниже температуры плавления.

Фильтрованием под вакуумом (воронка Бюхнера и колба Бунзена) отделяют кристаллы от маточного раствора, промывают их небольшим количеством растворителя и сушат на фильтре на воздухе или в вакуум- эксикаторе.

Определяют выход чистого вещества по разности исходной порции

и конечной массы.

Повторная кристаллизация (перекристаллизация) позволяет увели- чить степень очистки, но при этом происходит потеря вещества в маточ- ном растворе. Из маточных растворов и промывных жидкостей можно извлечь добавочное количество вещества, если отогнать из них часть рас- творителя, охладить раствор и произвести кристаллизацию. Полученные при этом кристаллы обычно бывают менее чистыми, чем первая порция, их следует перекристаллизовать еще раз. Если перекристаллизация веще- ства велась из воды, то маточный раствор можно упаривать до половины

в фарфоровой чашке, а затем охладить для кристаллизации.