Uudelleenkiteytys.
Uudelleenkiteytys on kemiassa tekniikka, jota käytetään kemikaalien puhdistamiseen. Liuottamalla sekä epäpuhtauksia että yhdistettä sopivaan liuottimeen voidaan liuoksesta poistaa joko haluttu yhdiste tai epäpuhtaudet, jolloin toinen jää jäljelle. Se on saanut nimensä kiteiden mukaan, joita usein muodostuu, kun yhdiste saostuu. Vaihtoehtoisesti uudelleenkiteytymisellä voidaan viitata suurempien jääkiteiden luonnolliseen kasvuun pienempien kustannuksella.
Puhdistusmenetelmä perustuu periaatteeseen, jonka mukaan useimpien kiinteiden aineiden liukoisuus kasvaa lämpötilan noustessa. Tämä tarkoittaa, että lämpötilan noustessa liuottimeen liukenevan liuenneen aineen määrä kasvaa.
Epäpuhdas yhdiste liuotetaan (epäpuhtauksien on myös liukeneva liuottimeen), jotta saadaan erittäin väkevä liuos korkeassa lämpötilassa. Liuos jäähdytetään. Lämpötilan laskeminen aiheuttaa sen, että epäpuhtauksien liukoisuus liuokseen ja puhdistettavaan aineeseen vähenee. Tällöin epäpuhdas aine kiteytyy ennen epäpuhtauksia - olettaen, että epäpuhdasta ainetta oli enemmän kuin epäpuhtauksia. Epäpuhdas aine kiteytyy puhtaampaan muotoon, koska epäpuhtaudet eivät vielä kiteydy, jolloin epäpuhtaudet jäävät liuokseen. Puhtaampien kiteiden erottamiseksi on tässä vaiheessa käytettävä suodatusprosessia. Menettely voidaan toistaa. Liukoisuuskäyriä voidaan käyttää ennustamaan uudelleenkiteytysmenettelyn lopputulosta.
Uudelleenkiteytys toimii parhaiten, kun.
Puhdistusmenetelmä perustuu periaatteeseen, jonka mukaan useimpien kiinteiden aineiden liukoisuus kasvaa lämpötilan noustessa. Tämä tarkoittaa, että lämpötilan noustessa liuottimeen liukenevan liuenneen aineen määrä kasvaa.
Epäpuhdas yhdiste liuotetaan (epäpuhtauksien on myös liukeneva liuottimeen), jotta saadaan erittäin väkevä liuos korkeassa lämpötilassa. Liuos jäähdytetään. Lämpötilan laskeminen aiheuttaa sen, että epäpuhtauksien liukoisuus liuokseen ja puhdistettavaan aineeseen vähenee. Tällöin epäpuhdas aine kiteytyy ennen epäpuhtauksia - olettaen, että epäpuhdasta ainetta oli enemmän kuin epäpuhtauksia. Epäpuhdas aine kiteytyy puhtaampaan muotoon, koska epäpuhtaudet eivät vielä kiteydy, jolloin epäpuhtaudet jäävät liuokseen. Puhtaampien kiteiden erottamiseksi on tässä vaiheessa käytettävä suodatusprosessia. Menettely voidaan toistaa. Liukoisuuskäyriä voidaan käyttää ennustamaan uudelleenkiteytysmenettelyn lopputulosta.
Uudelleenkiteytys toimii parhaiten, kun.
- Epäpuhtauksien määrä on pieni.
- Halutun liuenneen aineen liukoisuuskäyrä nousee nopeasti lämpötilan myötä.
Yhden liuottimen kiteytys, esimerkki selityksineen.
Tässä kuvassa oleva kiteytys osoittaa puhdistusta noin 1 g:n näytteestä vanhaa NBS - bromosukkinimidiä (NBS), joka löytyi reagenssipullossaan oranssina jauheena. Kiteytyksessä käytetään liuottimena vettä, jolla ei ole syttyvyysongelmia, joten käytetään kuumalevyä.Jos kiteytys on tarkoitus suorittaa syttyviä orgaanisia liuottimia käyttäen, höyrykylpy on suositeltava ja joissakin tilanteissa välttämätön (käytettäessä dietyylieetteriä, asetonia tai matalakiehuvaa petrolieetteriä). Seuraavaa menettelyä olisi käytettävä prosessin ohjeena, ja joitakin veden ja orgaanisten liuottimien käytön keskeisiä eroja käsitellään seuraavassa jaksossa.
Valmistele asetelma:
- Siirrä kiteytettävä epäpuhdas kiinteä aine sopivan kokoiseen Erlenmeyer-kolviin (kuva 2 a). Jos kiinteä aine on rakeinen, se jauhetaan ensin lasisella sekoitussauvalla.
- Kiteytystä ei suositella suoritettavaksi dekantterilasissa. Erlenmeyer-pullon kapea suu mahdollistaa helpomman pyörittelyn ja minimoi haihtumisen prosessin aikana, sillä liuotinhöyryt tiivistyvät pullon seinämiin (ne "refluksoivat" pullon sivuille). Erlenmeyer-pullon kapea suu mahdollistaa myös sen, että pullo voidaan helpommin peittää jäähdytysvaiheen aikana tai jopa mahdollisesti sulkea, jos kiteytyminen kestää pitkään. Pyöreäpohjainen pullo ei myöskään ole ihanteellinen kiteytykseen, koska pullon muoto vaikeuttaa kiinteän aineen talteenottoa prosessin lopussa.
- On tärkeää, että pullo ei ole liian täynnä tai liian tyhjä kiteytyksen aikana. Jos pullo on yli puolillaan kuumaa liuotinta, on vaikea estää pullon kiehumista yli. Jos pullossa on liuotinta alle 1 cm:n korkeudelle, liuos jäähtyy liian nopeasti. On tavallista käyttää 10-50 kertaa enemmän liuotinta kuin näytettä, ja karkea ohje on käyttää kolvia, jossa näyte juuri ja juuri peittää pohjan ohuena kerroksena.
- Laita liuotinta dekantterilasiin tai Erlenmeyer-kolviin sekä muutama kiehuva kivi lämmönlähteelle ja kiehauta kevyesti. Käytä dekantterilasia, jos liuotin kaadetaan, ja Erlenmeyer-pulloa, jos liuotin pipetoidaan. Jos kuumasuodatusvaihetta suunnitellaan myöhemmäksi, valmistellaan myös rengaspuristin, jossa on suppilo, jossa on uurrettu suodatinpaperi (kuva 2 b).
Lisätään vähimmäismäärä kuumaa liuotinta.
- Kun liuotin kiehuu, tartu dekantterilasiin kuumakäsisuojalla (kuva 2 d), puuvillahanskoilla tai paperipyyhepidikkeellä, joka on valmistettu rullaamalla paperipyyhearkki pitkäksi suorakulmioksi (kuva 2 c). Kaada pieni määrä kiehuvaa liuotinta lämmönlähteen sivuun epäpuhdasta kiinteää ainetta sisältävään kolviin, jotta kolvin pohja peittyy. Jos kiteytys suoritetaan pienessä mittakaavassa (50 ml:n Erlenmeyer-pullossa tai sitä pienemmässä pullossa), voi olla helpompaa siirtää osia liuottimesta pulloon pipetillä.
- Kuivaa kiinteää ainetta ei yleensä aseteta lämmönlähteen päälle ennen liuottimen lisäämistä, sillä muuten kiinteä aine voi hajota. Kun kiinteä aine on dispergoitunut pieneen määrään liuotinta, se voidaan asettaa lämmönlähteen päälle.
.
- Aseta epäpuhdasta kiinteää ainetta ja liuotinta sisältävä pullo lämmönlähteen päälle. Käytä jotakin menetelmää, jolla estät kolhiintumisen (kiehuvat kivet, jos aiot "kuumasuodattaa", kiehuva tikku), ja saat liuoksen varovasti kiehumaan (kuva 3 a).
- Lisää liuotinta annoksittain (kuva 3 b) pyöritellen liukenemisen helpottamiseksi, kunnes kiinteä aine juuri ja juuri liukenee (kuva 3 d). Jos yhdisteen määrä on 100 mg-1 g, lisätään 0,5-2 ml:n annoksia kerrallaan. Huomaa, että kiinteän aineen täydellinen liukeneminen voi kestää jonkin aikaa, koska liukenemisessa on kinetiikka. Jokaisen lisäyksen on annettava kiehua kokonaan ennen liuottimen lisäämistä, ja lisäysten välillä on annettava jonkin verran aikaa. Liukenemiselle ei anneta aikaa ja sen seurauksena liuotinta lisätään liikaa, mikä on kiteytymisen pääasiallinen virhelähde.
Ei ole harvinaista, että kuumennuksen aikana näkyy nestepisaroita (kuva 4). Tämä johtuu siitä, että materiaali "öljyyntyy" tai sulaa ennen kuin se liukenee. Jos näin tapahtuu, nestepisarat ovat nyt kiteytettävä yhdiste, joten liuottimen lisäämistä on jatkettava annoksittain, kunnes myös nestepisarat liukenevat kokonaan. - Tarkkaile liuosta huolellisesti arvioidaksesi, muuttuuko kiinteiden kappaleiden (tai nestepisaroiden) koko liuottimen lisäämisen myötä: jos näin ei tapahdu, ne voivat olla liukenematonta epäpuhtautta. Ylimääräisen liuottimen lisääminen liukenemattomien epäpuhtauksien liuottamiseksi vaikuttaa negatiivisesti talteenottoon. Jos liukenemattomia kiinteitä epäpuhtauksia esiintyy, liuos on suodatettava (tässä vaiheessa lisätään kuumasuodatusvaihe). Värilliset epäpuhtaudet voidaan myös poistaa tässä vaiheessa puuhiilen avulla.
.
a) Asetanilidin öljyiset pisarat puuhiilellä värittömässä liuoksessa, b ja c) Metyylipunaa ja asetanilidia sisältävät öljyiset pisarat vedessä.Anna liuoksen jäähtyä hitaasti.
- Kun kiinteä aine on juuri ja juuri liuennut, irrota pullo lämmönlähteestä käyttämällä kuumakäsien suojainta, paperipyyhepidikettä tai käsinettä ja aseta pullo sivuun jäähtymään. Poista kiehumispuikko tai sekoituspuikko, jos sitä käytettiin kolossisuojana (kiehumispuikot voidaan poimia kiintoaineesta myöhemmin, jos niitä käytetään).
- Hitaan jäähtymisen edistämiseksi aseta kolvi lämpöä huonosti johtavan pinnan, kuten taitetun paperipyyhkeen, päälle. Peitä Erlenmeyer-pullon suu kellolasilla lämmön ja liuottimen säilyttämiseksi (kuva 5 a). Anna liuoksen tulla hitaasti huoneenlämpöön.
- Liuoksen jäähtyessä pitäisi lopulta muodostua kiinteitä kiteitä (kuva 5 b). Jos liuos on vain lämpimän tuntuista tai sameaa eikä kiteitä ole muodostunut, käytä lasista sekoitussauvaa raaputtamaan lasia ja aloittamaan kiteytyminen.
- Kun kiteytyminen on alkanut, kiteiden pitäisi kasvaa hitaasti lämpötilan laskiessa. Ihanteellinen kiteytyminen kestää asteikosta riippuen 5-20 minuuttia. Täydellinen kiteytyminen alle 5 minuutissa on liian nopeaa.
- Kun liuos on huoneenlämmössä, aseta pullo jäähauteeseen (jää-vesilieju) 10-20 minuutiksi, jotta yhdisteen liukoisuus laskee entisestään ja kiteiden muodostuminen maksimoituu (kuva 5 d). Laita myös osa liuottimesta jäähauteeseen, jotta sitä voidaan käyttää myöhemmin huuhteluun imusuodatuksen aikana.
- Käytetään imusuodatusta kiinteän aineen talteenottamiseksi seoksesta.
Seosliuottimen kiteytyminen, esimerkki selityksineen.
Tässä jaksossa kuvattu kiteytys osoittaa noin 1 g:n näytteen puhdistamista trans-kinaamihaposta. Trans-sinamiinihappo liukenee metanoliin ja liukenematon veteen, ja tässä kiteytyksessä käytetään metanolin ja veden sekaliuotinta, jolloin saanto on 74 %.
Oletetaan, että tätä tekniikkaa suorittava kokeilija on aiemmin suorittanut yhden liuottimen kiteytyksen tai lukenut siitä.
- Määritä kaksi sekoittuvaa liuotinta, joita voidaan käyttää kiteytyksessä (kuva 7 a): halutun yhdisteen pitäisi olla liukoinen yhteen liuottimeen (jota kutsutaan "liukoiseksi liuottimeksi") ja liukenematon toiseen liuottimeen (jota kutsutaan "liukenemattomaksi liuottimeksi").
- Siirretään kiteytettävä epäpuhdas kiinteä aine sopivankokoiseen Erlenmeyer-pulloon (kuva 7 b).
- Laitetaan pulloon hieman "liukoista liuotinta" (kuva 7 c), lisätään kiehuva tikku (tai haluttaessa kiehuvat kivet) ja kuumennetaan höyryhauteessa (kuva 7 d). Kuumalevyä voidaan käyttää varovasti, jos käytetään metanoli/vesi tai etanoli/vesi -liuottimien seoksia.
- Lisää "liukenevaa liuotinta" annoksittain, kunnes kiinteä aine juuri ja juuri liukenee (kuva 8 a). Varmista, että lisäysten välillä on aikaa ja että jokaisen lisäyksen annetaan kiehua kokonaan ennen lisäyksen lisäämistä.
- Lisätään "liukenematonta liuotinta" annoksittain ja kuumennetaan, kunnes liuos on juuri ja juuri sameaa (kuva 8 c).
- Lisätään "liukoista liuotinta" pisaroittain ja kuumennetaan, kunnes liuos jälleen kirkastuu (kuva 8 d).
- Poistetaan kolvi lämmönlähteestä, poistetaan kiehumispuikko ja asetetaan kolvi useaan kertaan taitetun paperipyyhkeen päälle. Peitetään Erlenmeyer-pullon suu kellolasilla ja annetaan liuoksen jäähtyä hitaasti huoneenlämpötilaan (kuva 9 a).
- Liuoksen jäähtyessä pitäisi lopulta muodostua kiinteitä kiteitä (kuva 9 b). Käytä tarvittaessa lasista sekoitussauvaa kolvin raaputtamiseen ja kiteytymisen käynnistämiseen. Kiteet asetetaan jäävesihauteeseen 10-20 minuutiksi ja kiinteä aine kerätään imusuodatuksella.
Kuumasuodatus.
Kuumasuodatusta käytetään yleensä joissakin kiteytyksissä, kun kiinteä aine sisältää epäpuhtauksia, jotka eivät liukene kiteytysliuottimeen. Sitä tarvitaan myös kiteytyksessä, kun hiiltä käytetään vahvasti värjäytyneiden epäpuhtauksien poistamiseen kiinteästä aineesta, sillä hiili on niin hienojakoista, ettei sitä voida poistaa dekantoimalla.
Kuumasuodatus suoritetaan kaatamalla ensin muutama ml liuotinta suppilon läpi, jossa on "uurrettu suodatinpaperi". Kourusuodatinpaperissa on monia syvennyksiä ja suuri pinta-ala, mikä mahdollistaa nopean suodatuksen. Suppilon annetaan kuumentua, kun suodatettava seos kiehuu. Kiehuva seos kaadetaan sitten suodatinpaperin läpi annoksittain (kuva 10 b ja d).
Kuumasuodatus suoritetaan kaatamalla ensin muutama ml liuotinta suppilon läpi, jossa on "uurrettu suodatinpaperi". Kourusuodatinpaperissa on monia syvennyksiä ja suuri pinta-ala, mikä mahdollistaa nopean suodatuksen. Suppilon annetaan kuumentua, kun suodatettava seos kiehuu. Kiehuva seos kaadetaan sitten suodatinpaperin läpi annoksittain (kuva 10 b ja d).
Suodatussuppilon kiinnittämiseen on parasta käyttää rengaspuristinta, vaikka suppilo voidaan myös yksinkertaisesti asettaa pullon päälle. Jos rengaskiinnikettä ei käytetä, on suositeltavaa asettaa taivutettu paperiliitin pullon ja suppilon väliin, jotta syrjäytynyt ilma pääsee poistumaan pullon pohjasta nesteen valuessa (kuva 10 c ja d). Ilman rengaspuristinta asetelma on alttiimpi kaatumaan, joten rengaspuristimen käyttö on huomattavasti turvallisempaa.
Kuumasuodatinta käytetään sellaisten liuosten suodattamiseen, jotka kiteytyvät, kun niiden annetaan jäähtyä. Siksi on tärkeää, että suppilo pidetään kuumana suodatuksen aikana, koska se on kosketuksissa kuumien liuotinhöyryjen kanssa, tai kiteet voivat muodostua ennenaikaisesti suodatinpaperiin tai suppilon varteen (kuva 11).
Kuumasuodatinta käytetään sellaisten liuosten suodattamiseen, jotka kiteytyvät, kun niiden annetaan jäähtyä. Siksi on tärkeää, että suppilo pidetään kuumana suodatuksen aikana, koska se on kosketuksissa kuumien liuotinhöyryjen kanssa, tai kiteet voivat muodostua ennenaikaisesti suodatinpaperiin tai suppilon varteen (kuva 11).
.
a) Kiteytyminen tapahtui suppilon varteen, b) Suodatinpaperissa näkyy leikkaus, joka edustaa suodatinpaperiin jonkin verran kiteytynyttä kiinteää ainetta, c) Suodatinpaperiin muodostui ilmeisiä kiteitä.Kiteytyminen suodatinpaperiin voi tukkia asetelman ja aiheuttaa saannon menetyksen (koska suodatinpaperi heitetään myöhemmin pois). Kiteytyminen varteen haittaa suodatusta ja voi toimia tulppana suppilon pohjalla. Kuumasuodatuksen etuna on, että suodatinpullossa oleva kiehuva liuotin auttaa liuottamaan kiteet, jotka muodostuvat ennenaikaisesti suppilon varteen. Kuumasuodatuksessa on suositeltavaa käyttää lyhytvarrista suppiloa (kuva 12 a) tai varretonta suppiloa (kuva 12 c), jos sellainen on käytettävissä, eikä pitkävartista suppiloa (kuva 12 b), koska materiaalin kiteytyminen lyhyeen tai puuttuvaan varteen on epätodennäköisempää.
.
a) Lyhytvartinen suppilo, b) Pitkävartinen suppilo (älä käytä kuumasuodatukseen), c) Varreton suppilo.Koska on tärkeää, että liuos suodattuu nopeasti, ennen kuin se ehtii jäähtyä suppilossa, käytetään yleisesti "uurrettua suodatinpaperia" (kuvat 13 b ja c) sen sijaan, että käytettäisiin nelikulmaista taitettua suodatinpaperia, jota käytetään joskus painovoimasuodatuksessa (kuva 13 a). Kourutetun suodatinpaperin suurempi taivutusten määrä lisää pinta-alaa ja nopeuttaa suodatusta. Taitokset luovat myös tilaa suodatinpaperin ja lasisuppilon väliin, jolloin syrjäytynyt ilma pääsee helpommin poistumaan pullosta nesteen valuessa.
Vaiheittaiset menettelyt.
Kuumasuodatusta käytetään usein kiteytyksen yhteydessä, ja tämä menettely olisi lisättävä liuotusvaiheen jälkeen, mutta ennen liuoksen asettamista sivuun hitaasti jäähtymään.
Valmistele suodatusasetelma
- Hankitaan varreton tai lyhytvartinen suppilo (kuva 14 a) ja työnnetään se rengaspuristimeen, joka on kiinnitetty rengastelineeseen tai ristikkoon (tai vaihtoehtoisesti hankitaan taivutettu paperiliitin kuvassa 14 b esitettyä tarkoitusta varten).
- Suodatinpaperi, joka on sopivan kokoinen suppiloon, huilutetaan harmonikan muotoon (ohjeet ovat kuvassa 15 ja tuloksena oleva harmonikka on kuvassa 14 a). Kun paperi asetetaan suppiloon, se ei saa olla suppilon yläreunaa lyhyempi, sillä muuten liuos saattaa liukua suodatinpaperin ohi kaadettaessa.
.
- Kun kiteytystä varten oikean kokoinen puhdas Erlenmeyer-pullo on suppilon alla ja lämmönlähteellä, kaada suppiloon muutama ml kuumaa liuotinta (kuva 14 d).
a) Jos käytät rengaspuristinta, säädä puristin niin, että Erlenmeyer-suppilon suun ja suppilon pohjan väliin jää pieni rako: tämä mahdollistaa ilman syrjäytymisen, kun neste virtaa kolviin. Jos rako on liian suuri, kuumat höyryt poistuvat lämmittämättä suppiloa.
b) Jos et käytä rengaspuristinta, aseta taivutettu paperiliitin kolvin ja suppilon väliin (kuva 14 b). - Anna liuottimen kiehua ja kuumenna koko asetelma. Jos käytät hiiltä, aseta tämä menettely nyt.
Suodata liuos annoksittain.
- Kun suodatinpullo on melko kuuma ja suodatettava liuos kiehuu, kaada kiehuva seos suodatinsuppiloon annoksittain. Kosketa kolvia suppilossa olevaan suodatinpaperiin kaadettaessa (kuva 16 a).
- Turvallisuushuomautus: pullo voi olla melko kuuma, ja kuumat höyryt voivat polttaa käden kaadettaessa (kaada sivuttain, jotta käsi ei ole suppilon yläpuolella). Jos pullo on liian kuuma, jotta sitä voi pitää käsillä, käytä "paperipyyhepidikettä" pullon pitämiseen (kuva 16 a):
a) Taita paperipyyhkeen osa useaan kertaan niin, että tuloksena on noin tuuman levyinen kaistale. Halutessasi kiinnitä kaistale yhteen muutamalla teipinpalalla.
b) Pitäessäsi kolvia, paperipyyhepidikkeen on oltava kolvin huulen alapuolella. Näin neste ei valu kohti paperipyyhettä kaadettaessa (pyyhe pysyy kuivana kuvassa 16 a), mutta kastuu liian leveällä pyyhkeellä kuvassa 16 c).
- Kun suodatettavaa seosta ei kaadeta, pullo palautetaan lämmönlähteeseen (kuva 17 a).
- Kun seos on suodatettu kokonaan, aseta tyhjä pullo pöydälle (turvallisuusohje: älä kuumenna tyhjää pulloa, sillä se voi haljeta). Tarkasta suppilo: jos suodatinpaperissa näkyy kiteitä (kuten kuvassa 17 b), huuhtele se muutamalla millilitralla kiehuvaa liuotinta niiden liuottamiseksi. Huuhtelua ei tarvita kuvassa 17 c.
- Tarkastetaan suodos (suodatinpaperin läpi mennyt neste). Jos käytettiin hiiltä ja suodos on harmaata tai siinä näkyy hienoja mustia hiukkasia, hiili on mennyt suodatinpaperin läpi joko reiän kautta tai käyttämällä väärää suodattimen silmäkokoa. Jos luokkakavereiden liuoksissa ei ole harmaata, kyseessä oli todennäköisesti reikä. Toista kuumasuodatusvaihe uudella suodatinpaperilla ja pullolla.
Last edited by a moderator:
