Rekristallisatsioon.
Keemias on rekristallisatsioon tehnika, mida kasutatakse kemikaalide puhastamiseks. Lahustades sobivas lahustis nii lisandeid kui ka ühendit, saab lahusest eemaldada kas soovitud ühendit või lisandeid, jättes teise osa alles. See on saanud nime ühendite sadestumisel sageli tekkivate kristallide järgi. Alternatiivselt võib rekristallisatsioon viidata suuremate jääkristallide loomulikule kasvule väiksemate arvelt.
Puhastusmeetod põhineb põhimõttel, et enamiku tahkete ainete lahustuvus suureneb temperatuuri tõustes. See tähendab, et temperatuuri tõustes suureneb lahustis lahustuva aine kogus.
Ebapuhas ühend lahustatakse (ka lisandid peavad olema lahustis lahustuvad), et valmistada kõrgel temperatuuril väga kontsentreeritud lahust. Lahust jahutatakse. Temperatuuri alandades väheneb lahuses olevate lisandite ja puhastatava aine lahustuvus. Seejärel kristalliseerub ebapuhas aine enne lisandeid - eeldades, et ebapuhast ainet oli rohkem kui lisandeid. Ebapuhas aine kristalliseerub puhtamal kujul, sest lisandid ei kristalliseeru veel, mistõttu jäävad lisandid lahusesse. Sel hetkel tuleb puhtamate kristallide eraldamiseks kasutada filtreerimist. Protseduuri võib korrata. Ümberkristallisatsiooniprotseduuri tulemuse prognoosimiseks saab kasutada lahustuvuskõveraid.
Rekristallisatsioon toimib kõige paremini, kui.
Puhastusmeetod põhineb põhimõttel, et enamiku tahkete ainete lahustuvus suureneb temperatuuri tõustes. See tähendab, et temperatuuri tõustes suureneb lahustis lahustuva aine kogus.
Ebapuhas ühend lahustatakse (ka lisandid peavad olema lahustis lahustuvad), et valmistada kõrgel temperatuuril väga kontsentreeritud lahust. Lahust jahutatakse. Temperatuuri alandades väheneb lahuses olevate lisandite ja puhastatava aine lahustuvus. Seejärel kristalliseerub ebapuhas aine enne lisandeid - eeldades, et ebapuhast ainet oli rohkem kui lisandeid. Ebapuhas aine kristalliseerub puhtamal kujul, sest lisandid ei kristalliseeru veel, mistõttu jäävad lisandid lahusesse. Sel hetkel tuleb puhtamate kristallide eraldamiseks kasutada filtreerimist. Protseduuri võib korrata. Ümberkristallisatsiooniprotseduuri tulemuse prognoosimiseks saab kasutada lahustuvuskõveraid.
Rekristallisatsioon toimib kõige paremini, kui.
- Lisandite kogus on väike.
- Soovitud lahustunud aine lahustuvuskõver tõuseb temperatuuri tõusuga kiiresti.
Ühe lahustiga kristallisatsioon, näide koos selgitustega.
Selles lõigus kujutatud kristallisatsioon näitab ligikaudu 1 g vana NBS - bromosuktsinimiidi (NBS) proovi puhastamist, mis leiti selle reagendipudelis oranži pulbrina. Kristallisatsioonil kasutatakse lahustina vett, mis ei ole tuleohtlik, ja seega kasutatakse kuuma plaati.Kui kristallisatsioon tuleb läbi viia tuleohtlike orgaaniliste lahustite abil, on soovitatav ja mõnes olukorras vajalik (dietüüleetri, atsetooni või vähesel keemisel petrooleetriga) kasutada auruvanni. Järgnevat protseduuri tuleks kasutada protsessi suunisena ning mõningaid olulisi erinevusi vee ja orgaaniliste lahustite kasutamise vahel käsitletakse järgmises osas.
Valmistage seade ette:
- Kandke kristalliseeruv ebapuhas tahke aine üle sobiva suurusega Erlenmeyeri kolbi (joonis 2 a). Kui tahke aine on granuleeritud, pulbristage see esmalt klaasist segamisvarraste abil.
- Kristalliseerimist ei ole soovitatav teostada keeduklaasis. Erlenmeyeri kolvi kitsas suu võimaldab hõlpsamat keerutamist ja minimaalset aurustumist protsessi käigus, kuna lahustiaurud kondenseeruvad selle asemel kolvi seintele (nad "refluksivad" kolvi külgedel). Erlenmeyeri kolvi kitsas suu võimaldab ka hõlpsamini katta kolbi jahutusetapi ajal või isegi potentsiaalselt sulgeda pika kristalliseerumise korral. Ümarpõhjaline kolb ei ole kristalliseerumiseks samuti ideaalne, sest kolvi kuju raskendab tahke aine tagasisaamist protsessi lõpus.
- Oluline on, et kolb ei oleks kristallisatsiooni ajal liiga täis ega liiga tühi. Kui kolb on kuuma lahustiga üle poole täis, on raske vältida kolvi ülekeemist. Kui kolb sisaldab lahustit vähem kui 1 cm kõrgusel, jahtub lahus liiga kiiresti. Tavaliselt kasutatakse 10-50 korda rohkem lahustit kui proovi, ja ligikaudne suunis on kasutada kolbi, mille põhja katab proov vaid õhukese kihina.
- Asetage keeduklaasi või Erlenmeyeri kolbi veidi lahustit koos mõne keedukiviga soojusallikale ja keetke see õrnalt keemiseni. Kasutage keeduklaasi, kui lahustit valatakse, ja Erlenmeyeri kolbi, kui lahustit pipetitakse. Kui protseduuri hilisemaks etapiks on ette nähtud kuumfiltreerimine, valmistage ette ka rõngaklamber, mis sisaldab lehvikuga varustatud filtripaberit (joonis 2 b).
Lisatakse minimaalne kogus kuuma lahustit.
- Kui lahusti keeb, haarake keeduklaasi kuuma käe kaitsega (joonis 2 d), puuvillaste kinnastega või paberrätikuhoidjaga, mis on valmistatud paberrätiku lehe rullimisega pikaks ristkülikuks (joonis 2 c). Valage soojusallika kõrvale kolbi, mis sisaldab ebapuhtat tahket ainet, väike kogus keevat lahustit, et katta kolvi põhi. Kui kristallisatsioon toimub väikeses mahus (kasutades 50 ml Erlenmeyeri kolbi või väiksemat), võib olla lihtsam kasutada pipetti, et kanda lahusti osad kolbi.
- Enne lahusti lisamist on tavaks mitte asetada kuiva tahke aine soojusallika peale, sest muidu võib tahke aine laguneda. Kui tahke aine on väikeses koguses lahustis dispergeeritud, võib selle seejärel asetada soojusallikale.
.
- Asetage kolb, mis sisaldab ebapuhast tahke aine ja lahusti, soojusallika peale. Kasutage mõnda meetodit, et vältida põrutamist (keedukivid, kui kavatsete "kuumalt filtreerida", keedupulk), ja viige lahus õrnalt keema (joonis 3 a).
- Lisage lahustit portsjonite kaupa (joonis 3 b), keerutades lahustamise hõlbustamiseks, kuni tahke aine lihtsalt lahustub (joonis 3 d). 100 mg-1g ühendi puhul lisatakse korraga 0,5-2 ml annuseid. Pange tähele, et tahke aine täielik lahustumine võib võtta aega, kuna lahustumisel on kineetiline aspekt. Enne iga lisandi lisamist tuleb lasta tal täielikult keema tõusta ning lisamiste vahel tuleb anda aega. Kui lahustumiseks ei ole aega antud ja seetõttu lisatakse liiga palju lahustit, on see peamine vea allikas kristalliseerumisel.
Ei ole haruldane, et kuumutamise käigus ilmnevad vedeliku tilgad (joonis 4). See on siis, kui materjal "õlitab" ehk sulab enne lahustumist. Kui see juhtub, siis on vedelikutilgad nüüd ühend, mida te kristalliseerite, seega jätkake lahusti lisamist portsjonite kaupa, kuni ka vedelikutilgad täielikult lahustuvad. - Jälgige hoolikalt lahust, et hinnata, kas tahkete tükikeste (või vedelate tilkade) suurus muutub täiendava lahusti lisamisel: kui see ei muutu, võib tegemist olla lahustumatu lisandiga. Üleliigse lahusti lisamine lahustumatuid lisandeid lahustades mõjutab negatiivselt saagist. Kui lahustuvad tahked lisandid on olemas, tuleb lahus filtreerida (siinkohal tuleb lisada kuumfiltreerimine). Värvilised lisandid võib selles etapis eemaldada ka söe abil.
Laske lahusel aeglaselt jahtuda.
- Kui tahke aine on äsja lahustunud, eemaldage kolb soojusallikast, kasutades kuuma käe kaitsevahendit, paberrätikuhoidjat või kindaid, ja asetage see kõrvale jahtuma. Eemaldage keedupulk või segamispulk, kui seda kasutati põrutuskaitseks (keedukive võib hiljem tahkest ainest välja noppida, kui neid kasutatakse).
- Aeglase jahtumise soodustamiseks asetage kolb sellise pinna peale, mis ei juhi hästi soojust, näiteks kokkuvolditud paberrätiku peale. Katke Erlenmeyeri kolvi suu kellaklaasiga, et hoida soojust ja lahustit (joonis 5 a). Laske lahusel aeglaselt toatemperatuurini tõusta.
- Kui lahus jahtub, peaksid lõpuks moodustuma tahked kristallid (joonis 5 b). Kui lahus on ainult soe või hägune ja kristalle ei ole tekkinud, kasutage klaasist segamispulka, et klaasi kriimustada ja alustada kristalliseerumist.
- Kui kristalliseerumine on alanud, peaksid kristallid temperatuuri langedes aeglaselt kasvama. Ideaalne kristalliseerumine võtab sõltuvalt skaalast 5-20 minutit, et kristalliseeruda täielikult. Täielik kristalliseerumine alla 5 minuti on liiga kiire.
- Kui lahus on toatemperatuuril, asetage kolb 10-20 minutiks jäävanni (jää-vesi lahus), et vähendada ühendi lahustuvust veelgi ja maksimeerida kristallide moodustumist (joonis 5 d). Pange jäävanni ka osa lahustist, mida hiljem imemisfiltreerimise ajal loputamiseks kasutada.
- Kasutage tahke aine eraldamiseks segust imufiltratsiooni.
Lahustisegude kristalliseerumine, näide koos selgitustega.
Selles lõigus kujutatud kristallisatsioon näitab ligikaudu 1 g trans-tsinihappe proovi puhastamist. Trans-tsinamiinhape lahustub metanoolis ja ei lahustu vees ning antud kristallisatsioonil kasutatakse metanooli ja vee segulahustit, mis annab 74 % saagise.
Eeldatakse, et seda meetodit teostav katsetaja on eelnevalt teostanud või lugenud ühe lahusti kristalliseerumise kohta.
- Määrake kaks segunevat lahustit, mida saab kasutada kristallisatsiooniks (joonis 7 a): soovitud ühend peaks olema ühes lahustis (mida nimetatakse "lahustuvaks lahustiks") lahustuv ja teises lahustis (mida nimetatakse "lahustumatuks lahustiks") lahustumatu.
- Kristalliseeruv ebapuhas tahke aine kantakse üle sobiva suurusega Erlenmeyeri kolbi (joonis 7 b).
- Pange kolbi veidi "lahustuvat lahustit" (joonis 7 c), lisage keedupulk (või soovi korral keedukivid) ja kuumutage auruvannil (joonis 7 d). Kuumutusplaati võib kasutada ettevaatlikult, kui kasutatakse metanooli/vee või etanooli/vee lahustite segusid.
- Lisatakse portsjonite kaupa rohkem "lahustuvat lahustit", kuni tahke aine lihtsalt lahustub (joonis 8 a). Kindlasti jätke lisamiste vahele aega ja laske igal lisamisel enne lisamist täielikult keema tõusta.
- Lisage lahustumatut lahustit portsjonite kaupa, kuumutades, kuni lahus muutub lihtsalt häguseks (joonis 8 c).
- Lisage "lahustuvat lahustit" tilkhaaval, kuumutades, kuni lahus taas selgub (joonis 8 d).
- Kolb eemaldatakse soojusallikalt, eemaldatakse keedupulk ja asetatakse kolb mitu korda kokkuvolditud paberrätiku peale. Katke Erlenmeyeri kolvi suu kellaklaasiga ja laske lahusel aeglaselt jahtuda toatemperatuurini (joonis 9 a).
- Lahuse jahtumisel peaksid lõpuks moodustuma tahked kristallid (joonis 9 b). Vajaduse korral kasutage kolbi kriimustamiseks ja kristalliseerumise algatamiseks klaasist segamispulka. Asetage kristallid 10-20 minutiks jääveevanni ja koguge tahke aine imemisfiltreerimise teel.
Kuumfiltreerimine.
Kuumfiltreerimist kasutatakse tavaliselt mõnes kristallisatsioonis, kui tahke aine sisaldab lisandeid, mis ei lahustu kristallisatsioonilahustis. See on vajalik ka kristallisatsioonil, kui tahkest ainest eemaldatakse tugevalt värvitud lisandeid, sest süsi on nii peen, et seda ei saa dekanteerimise teel eemaldada.
Kuumfiltreerimine viiakse läbi, valades esmalt mõned ml lahustit läbi "rihveldatud filterpaberit" sisaldava lehviku. Kammitud filterpaberil on palju süvendeid ja suur pindala, mis võimaldab kiiret filtreerimist. Supilikul lastakse kuumaks minna, samal ajal kui filtreeritav segu kuumutatakse. Seejärel valatakse keev segu portsjonite kaupa läbi filterpaberi (joonis 10 b ja d).
Kuumfiltreerimine viiakse läbi, valades esmalt mõned ml lahustit läbi "rihveldatud filterpaberit" sisaldava lehviku. Kammitud filterpaberil on palju süvendeid ja suur pindala, mis võimaldab kiiret filtreerimist. Supilikul lastakse kuumaks minna, samal ajal kui filtreeritav segu kuumutatakse. Seejärel valatakse keev segu portsjonite kaupa läbi filterpaberi (joonis 10 b ja d).
Parim on kasutada filtrisahvri kinnitamiseks rõngaklambrit, kuigi lehter võib ka lihtsalt kolvi peale asetada. Kui rõngaklambrit ei kasutata, on soovitatav paigutada kolvi ja lehtkambri vahele painutatud kirjaklamber, et võimaldada vedeliku äravoolul väljuda kolvi põhjast (joonis 10 c ja d). Ilma rõngaklambrita on seadeldis kergemini kallutada, mistõttu on rõngaklambri kasutamine oluliselt ohutum.
Kuumafiltrit kasutatakse selliste lahuste filtreerimiseks, mis jahtudes kristalliseeruvad. Seetõttu on oluline, et filtreerimise ajal hoitakse lehter kuumana, kuna see puutub kokku kuuma lahustiauruga, sest muidu võivad filtripaberil või lehtervarrel enneaegselt moodustuda kristallid (joonis 11).
Kuumafiltrit kasutatakse selliste lahuste filtreerimiseks, mis jahtudes kristalliseeruvad. Seetõttu on oluline, et filtreerimise ajal hoitakse lehter kuumana, kuna see puutub kokku kuuma lahustiauruga, sest muidu võivad filtripaberil või lehtervarrel enneaegselt moodustuda kristallid (joonis 11).
.
a) Kristalliseerumine toimus truubi varres, b) filtripaberil on näha nihke, mis kujutab endast filtripaberil mõnevõrra kristalliseerunud tahke ainet, c) filtripaberil moodustusid ilmsed kristallid.Kristalliseerumine filterpaberil võib ummistada seadeldise ja põhjustada saagise vähenemist (kuna filterpaber visatakse hiljem ära). Kristalliseerumine varrega takistab filtreerimist ja võib toimida korgina lehtri põhjas. Kuumfiltreerimise eelis on see, et filtrikolvis olev keev lahusti aitab lahustada kristalle, mis tekivad enneaegselt truubi varre. Kuumfiltreerimisel on soovitatav kasutada lühikese varrega (joonis 12 a) või varreta (joonis 12 c), kui see on olemas, mitte pika varrega (joonis 12 b), sest lühikese või puuduva varrega materjal kristalliseerub vähem tõenäoliselt.
Kuna on oluline, et lahus filtreeruks kiiresti, enne kui see jõuab lehtersopis jahtuda, kasutatakse tavaliselt "rihveldatud filterpaberit" (joonis 13 b ja c), mitte aga neljakandilist volditud filterpaberit, mida mõnikord kasutatakse gravitatsioonifiltreerimisel (joonis 13 a). Suurem hulk kumerusi lainelisel filterpaberil tähendab suuremat pindala ja kiiremat filtreerimist. Voldid loovad ka ruumi filterpaberi ja klaassõnniku vahele, mis võimaldab vedeliku äravoolul kergemini kolvist väljuda.
Menetlused samm-sammult.
Kuumfiltreerimist kasutatakse sageli koos kristalliseerimisega ja see protseduur tuleks sisestada pärast lahustamise etappi, kuid enne lahuse aeglaseks jahtumiseks kõrvale panemist.
.
a) Lühikese varrega lehter, b) Kui ei kasutata rõngaklambrit, asetatakse lehter ja Erlenmeyeri kolb vahele painutatud paberiklamber, c) Kihiline filterpaber (lahti keeratud), d) Lahusti valamine läbi lehter, et lehter saaks kuumaks.Valmistage ette filtreerimisseade
- Hankige varreta või lühikese varrega lehter (joonis 14 a) ja asetage see rõngaklambrisse, mis on kinnitatud rõngastendile või võrega (või alternatiivselt hankige joonisel 14 b näidatud otstarbeks painutatud paberiklamber).
- Flööreerige akordionikujuliseks teie lehterile sobiva suurusega filterpaber (juhised on esitatud joonisel 15 ja saadud akordion on esitatud joonisel 14 a). Kui paber pannakse lehterisse, ei tohi see olla lühem kui lehter, sest muidu võib lahus valamisel filtripaberist mööda libiseda.
.
- Kui kristalliseerimiseks sobiva suurusega puhas Erlenmeyeri kolb on trummi all ja soojusallikal, valatakse truuppi mõned ml kuuma lahustit (joonis 14 d).
a) Kui kasutate rõngaklambrit, reguleerige klambrit nii, et Erlenmeyeri suu ja kolvi põhja vahele jääks väike vahe: see võimaldab vedeliku kolbi voolamisel õhku välja tõrjuda. Kui vahe on liiga suur, pääsevad kuumad aurud välja, ilma et lehter kuumeneks.
b) Kui te ei kasuta rõngaklambrit, asetage kolvi ja lehtri vahele painutatud kirjaklamber (joonis 14 b). - Laske lahustil keema tõusta ja kogu seadeldis kuumaks saada. Kui kasutate süsi, sisestage see protseduur nüüd.
Lahuse filtreerimine portsjonite kaupa.
- Kui filtrikolb on üsna kuum ja filtreeritav lahus keeb, valatakse keev segu portsjonite kaupa filtrisahvrisse. Puudutage kolbi valamise ajal filtripaberit lehterisse (joonis 16 a).
- Ohutusnõue: kolb võib olla üsna kuum ja kuumad aurud võivad valamise ajal kätt kõrvetada (valage külgsuunas, nii et käsi ei oleks truubi kohal). Kui kolb on liiga kuum, et käega kinni hoida, kasutage kolbi hoidmiseks paberrätikuhoidjat (joonis 16 a):
a) Voldige paberrätiku osa mitu korda ümber nii, et saadav riba on umbes ühe tolli laiune. Soovi korral kinnitage riba kokku mõne teibitükiga.
b) Kolbi hoidmisel peaks paberrätikuhoidja olema kolvi huulest allpool. Sel viisil ei voola vedelik valamisel paberrätiku poole (rätik jääb joonisel 16 a) kuivaks, kuid liiga lai rätik joonisel 16 c) märjaks.
- Kui filtreeritavat segu ei valata, viiakse kolb tagasi soojusallikasse (joonis 17 a).
- Kui segu on täielikult filtreeritud, asetage tühi kolb töölauale (ohutusnõue: tühja kolbi ei tohi kuumutada, sest see võib praguneda). Kontrollida kolbi: kui filtripaberil on näha kristalle (nagu joonisel 17 b), loputada neid mõne ml keeva lahustiga, et need lahustada. Joonisel 17 c ei ole loputamist vaja.
- Kontrollida filtraati (filtripaberist läbi läinud vedelikku). Kui kasutati süsi ja filtraat on hall või on näha peeneid musti osakesi, siis on süsi läbinud filterpaberi kas läbi augu või on kasutatud vale filtrisilma suurust. Kui klassikaaslaste lahustes ei ole halli värvi, siis oli tõenäoliselt tegemist auguga. Korrake kuuma filtreerimise etappi uue filterpaberi ja kolbiga.
Last edited by a moderator:
