Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2013 » Август » 25 » Перекристаллизация
21:00
Перекристаллизация

Перекристаллизация является прекрасным методом разделения твердых смесей. Метод основан на разнице в растворимости различных веществ в том или ином растворителе. Изюминка метода заключается в росте монокристаллов из насыщенного раствора, преимущественно из чистого вещества. Для каждого конкретного вещества, тем более, кристаллического, характерна своя структура, межмолекулярные взаимодействия и расстояния.

Поэтому, внедрение в структуру кристаллической решетки инородной молекулы или иона является энергетически невыгодным. А значит, на практике реализуется редко.

Наиболее применимым, данный метод является по отношению к органическим и неорганическим солям, а также, кристаллическим веществам любой природы. Чем выше дальность порядка вещества, тем легче его выделить перекристаллизацией. Аморфные вещества, тем более, смолистые, перекристаллизацией не разделить.

Суть процесса заключается в растворении в подходящем растворителе исходной смеси, если это возможно, то при нагревании. Постепенное упаривание, лучше охлаждение раствора приводит к выпадению некоторого количества кристаллов. Их отделяют фильтрованием. В растворе остаются более легкорастворимые соединения, их можно попытаться выделить упариванием, но, последующие партии кристаллов обычно уже грязнее.

Проще всего задача выглядит для двухкомпонентной смеси, тем более, если у них значительно отличается растворимость. Как, например, смесь хлората и хлорида калия после реакции диспропорционирования хлора в щелочном растворе.

На практике, чаще всего перекристаллизацией приходится разделять (как наиболее подходящим методом) смеси, где: основное вещество около 40-50%, примеси близкие по свойствам около 30% в сумме, примеси прочие, сильно отличающиеся по свойствам 15%, остальное представлено засольватированными растворителями и прочим. Если это смесь после органического синтеза, то основное вещество представляет интерес. Близкие по свойствам примеси, это не прореагировавшее исходное вещество и побочные продукты (например, изомеры). Примеси сильно отличающиеся по свойствам могут быть представлены продуктами глубокой деструкции исходного вещества и целевого продукта, а также, продуктами распада реактивов, использованных для синтеза.

В любом случае, навеску мелко измельченной смеси растворяют в небольшом количестве подходящего растворителя при нагревании (если это позволяют свойства вещества). После почти полного растворения исходной смеси (насыщенный раствор), производят фильтрацию горячего раствора. Разумеется, в тяге, так как, большинство растворителей весьма ядовиты, а многие еще и огнеопасны.

На фильтре остаются плохо растворимые или совсем не растворимые примеси. Фильтрат охлаждают (или упаривают под вакуумом), обычно крошкой льда с солью, при этом выпадают кристаллы. Повторная фильтрация позволяет отделить целевое вещество. В фильтрате остаются примеси, более растворимые в данном растворителе, чем целевое вещество.

Кристаллы на фильтре иногда стоит промыть небольшим количеством данного растворителя (чистого) или растворителя, хорошо смешивающегося с данным растворителем, но, мало растворяющего целевое вещество.

Обычно, перекристаллизация дает хорошие результаты, если целевого вещества в смеси более 50-60%. В противном случае, процесс может быть тратой времени.

Успех во многом зависит от правильного выбора растворителя. В идеале, данный растворитель должен прекрасно растворять целевое вещество, а примеси, либо не растворять совсем, либо растворять в разы лучше, чем целевое вещество. Если удастся подобрать растворитель, растворимость в котором всех примесей в разы отличается от растворимости целевого вещества, то можно просто промыть смесь растворителем и отделить с ним или целевое вещество или все примеси.

Как и для всех других методов очистки, перекристаллизация не дает 100% очистки, повторное проведение процесса может существенно повысить чистоту продукта, но, при этом снизится его выход. Мне доводилось видеть синтез ферроценилдикарбоновой кислоты, там выход был менее 1% (дипломники не соблюли условия проведения окисления серной кислотой). В результате, после двух перекристаллизаций из гептана, чистота продукта была ниже 50% (не давал характерного цвета и структуры, температуру плавления мерить не было смысла), выход уже упал до 0,1-0,2 грамма (на фильтре размазано). Короче, синтез повторили.

Поэтому, в промышленности обычно решают, что важнее: большой выход или высокая чистота продукта?. Именно поэтому, большинство промышленного сырья имеет техническую чистоту в 98,0-99,5%. В противоположность, для научных работ используют вещества высочайшей чистоты, вплоть до 6-8 девяток после запятой. Если же, в промышленности приходится внедрять процесс с веществом высокой чистоты и/или "абсолютной” средой (чистейший растворитель), то, мороки много. А стоимость продукции такого производства сравнительно высока.

Ярчайшие примеры подобных производств: лекарства, БАДы, хим. реактивы и многое другое. Стоимость одного грамма действующего вещества лекарства может многократно превышать стоимость килограмма смеси аналогичных по строению молекулы веществ технической чистоты.

На рисунке приведен перечень простейшего лабораторного оборудования для перекристаллизации и наименование стадий.

перекристаллизация

Категория: Очистка и выделение веществ | Просмотров: 4507 | Добавил: Chemadm | Теги: очистка перекристаллизацией, основы перекристаллизации, перекристаллизация веществ | Рейтинг: 4.7/29
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]