ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кристаллизация из "Практические работы и семинарские занятия по органической химии" Кристаллизация — один из наиболее широко употребляемых методов разделения смеси твердых веществ и их очистки. [c.18] Линии А Е и В Е — кривые затвердевания и характеризуют состав жидкости, находящейся в равновесии с выделившимися из нее чистыми кристаллами компонентов А и В. В эвтектической точке Е находятся в равновесии с жидкостью две чистые твердые фазы среднего состава х , соответствующего составу жидкости. [c.19] Линия Л ЕВ как кривая плавления определяет состав твердого тела, которое находится в равновесии с жидкостью, образующейся из него при плавлении. Область выше кривой соответствует жидкой фазе, область ниже линии СО соответствует твердой фазе, а область между этими кривыми — двухфазной системе жидкость — кристаллы. Понижая температуру по вертикали ск1, доходим до некоторой точки г, в которой жидкость состава при температуре находится в равновесии с чистым веществом В. [c.19] Отношение массы жидкой фазы к массе выделившегося при температуре твердого тела из исходной смеси состава х обратно пропорционально отношению отрезков гп и гт-. [c.19] Выбор растворителя. Чтобы получить вещество в чистом виде, должны быть соблюдены следующие условия вещество хорошо растворяется в выбранном растворителе при нагревании и плохо — на холоду растворитель химически не взаимодействует с кристаллизуемым веществом способность к растворению основного вещества больше, чем загрязняющих его примесей растворитель легко удаляется с поверхности кристаллов. [c.19] Выбирая растворитель, часто можно руководствоваться правилом соединения одного класса взаимно растворимы ( подобное растворяется в подобном ). Так, высшие спирты растворяются в низших, простые эфиры растворимы в сложных эфирах и т. д. В общем, полярные соединения растворимы в полярных растворителях, таких, как вода, спирты, кетоны, кислоты, и значительно менее в неполярных растворителях, таких, как бензол, СС . Для хорошо изученных веществ растворитель и его количество можно подбирать по данным растворимости, которые имеются в справочниках. Но чаще его подбирают опытным путем. Вещество растирают и небольшое его количество (0,1 г) помещают в пробирку, добавляют 1 мл растворителя и наблюдают за растворением при нагревании и кристаллизацией по охлаждении. Если вещество полностью не растворилось, то добавляют еще немного растворителя (0,5 мл). Если при этом вещество все же плохо растворяется, то раствор фильтруют горячим и далее проверяют растворимость осадка, обрабатывая его новыми порциями чистого растворителя (нерастворимая часть может оказаться загрязнением). [c.19] Проведение перекристаллизации. Взвешенное количество неочи-ш,енного вещества помещают в круглодонную или коническую колбу, снабженную обратным холодильником. В колбу кладут кусочки пористого фарфора или длинные капилляры, достигающие запаянным концом до середины горлышка колбы. Через обратный холодильник в колбу вливают количество растворителя, сначала заведомо недостаточное для полного растворения вещества. [c.20] Применяя смесь растворителей, сначала растворяют вещество, нагревая в небольшом количестве хорошего растворителя, затем медленно прибавляют второй растворитель до тех пор, пока осадок, образующийся в месте падения капли, еще будет растворяться. Надо следить за тем, чтобы количество второго растворителя не было слишком велико. [c.20] Необходимо поддерживать интенсивное кипение растворителя, способствующее быстрой циркуляции твердого вещества и хорошему контакту с горячей жидкостью. Если вещество плохо растворяется, то можно добавить еще немного растворителя. Если же основное вещество растворяется в малом количестве растворителя, а небольшие остатки вещества упорно не растворяются из-за большей величины зерен, их целесообразнее отфильтровать, а не добавлять много растворителя. Некоторые вещества имеют малую скорость растворения, поэтому приходится выждать достаточное время, прежде чем добавлять новые порции растворителя. [c.20] Иногда твердый неочищенный продукт содержит окрашенные загрязнения или примеси продуктов полимеризации. Эти загрязнения трудно отделяются кристаллизацией. [c.20] Инфузорная земля отлично связывает тонкие мути как твердые, так и маслянистые. В нагретый раствор, отдаленный от источника нагревания, вносят немного инфузорной земли. Дают раствору 30 сек покипеть, хорошо встряхивают и тотчас же фильтруют, стараясь, чтобы инфузорная земля оседала на фильтре и закупоривала слишком крупные поры. Часто для этой цели применяют активированный уголь, который хорошо обесцвечивает водные растворы. (Адсорбционная способность угля убывает в следующем ряду растворителей вода, этиловый спирт, метиловый спирт, уксусная кислота, ацетон, хлороформ). [c.20] Не надо брать слишком много угля, иначе может произойти потеря основного вещества. Надо брать 1—2% по массе. Вообще лучше добавлять недостаточное количество, чем избыток. Следует иметь в виду, что добавление угля (и любых других пористых тел) вызывает резкое вскипание, поэтому его нельзя добавлять к перегретой жидкости. Лучше несколько охладить раствор, добавить уголь и кипятить раствор 2—3 мин. [c.20] Горячий раствор фильтруют по одному из ниже описанных способов. Прозрачный фильтрат оставляют для кристаллизации. [c.20] Выделение кристаллов из раствора. Сосуд с горячим фильтратом закрывают неплотно, только чтобы предохранить от попадания пыли и оставляют остывать. Чтобы образовывались крупные кристаллы, раствор должен остывать медленно. Для полноты выделения кристаллов сосуд помещают в холодный шкаф или в охладительную смесь. [c.21] После отсасывания и промывания осадок отжимают на воронке шпателем или широкой стеклянной пробкой, а затем переносят в кристаллизатор или на фильтровальную бумагу. Для фильтрования веществ, чувствительных к воздуху и влаге, пользуются специальными методами (см. гл. I, разд. 6). В некоторых случаях отделяют кристаллы декантацией. [c.22] Сушка кристаллов. Негигроскопичные низкоплавкие вещества обычно сушат на воздухе. Однако лучше сушить кристаллы в эксикаторах или вакуум-эксикаторах с наполнителем (хлористый кальций, концентрированная серная кислота, едкий натр, РаО и др.). Высокоплавкие вещества можно сушить непосредственно на воронке Бюхнера. Для этого последнюю накрывают воронкой из тугоплавкого стекла, трубку которой нагревают пламенем горелки, так что через осадок проходит ток нагретого воздуха. Детально процесс сушки описан в гл. I, разд. 5. [c.22] Вещества, которые не разлагаются на воздухе и устойчивы к действию температуры, можно сушить в сушильном шкафу. Температура шкафа должна быть на 20—50 град ниже температуры плавления данного вещества. [c.22] Кристаллизация из расплава. Органические вещества легко образуют переохлажденные расплавы. Так, вещества с низкой температурой плавления часто выделяются из растворов в виде масла, которое затвердевает только при продолжительном охлаждении. В этом случае раствор разбавляют чистым растворителем, нагревают до растворения масла иочень медленно охлаждают. Кристаллизация ускоряется трением стеклянной палочкой или растиранием нескольких капель вещества на шероховатой поверхности. [c.22] При отгонке растворителя твердые органические вещества часто тоже выделяются в виде масла при температуре ниже их температуры плавления. Иногда кристаллы удается выделить лишь с очень большим трудом. Чаще всего кристаллизация затруднена из-за небольших примесей. В этих случаях помогает растирание расплава с растворителем, в котором данное вещество плохо растворимо. Если кристаллизация не удается, то вещество следует очистить другим способом (воз-г.шка, хроматография). [c.22] Р1 упаривают для удаления части растворителя и оставляют для повторной кристаллизации. После отделения второй фракции маточный раствор вновь упаривают и повторяют все операции настолько, насколько это позволяет объем растворителя. [c.23] Вернуться к основной статье