Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...
Методами выделения (очистки) синтезированных соединений являются: кристаллизация, сублимация, перегонка, хроматография

РЕФЕРАТ

"Кристаллизация, как метод очистки"

1. Общая характеристика кристаллизации

Методами выделения (очистки) синтезированных соединений являются: кристаллизация, сублимация, перегонка, хроматография.

Кристаллизация является простым методом разделения и очистки твердых веществ. Метод кристаллизации состоит из пяти стадий:

растворения твердого вещества в минимальном объеме кипящего растворителя (приготовление насыщенного раствора)

фильтрации горячего раствора для удаления нерастворимых примесей (если они присутствуют)

охлаждения раствора и образования кристаллов

отделения кристаллов от маточного раствора фильтрованием

высушивания кристаллов.

Для того, чтобы достичь высокой степени чистоты, может потребоваться неоднократная перекристаллизация.

Для успешной кристаллизации чрезвычайно важным является правильный выбор растворителя, в котором вещество, очищается, легко растворяется при нагревании и практически не растворяется на холоде и в котором хорошо розтворяються примеси.

На практике растворитель подбирают путем серии пробных кристаллизации. Общая закономерность "подобное растворяется в подобном", то есть полярные соединения более растворимые в полярных растворителях, чем в неполярных, и наоборот.

Необходимо знать, что растворители - четыреххлористый углерод, бензол и хлороформ - являются токсичными и работать с ними нужно аккуратно.

Некоторые общие характеристики растворимости и полярности растворителей приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Общие характеристики растворимости некоторых классов соединений и растворителей, используемых при кристаллизации.

Типы веществ | Полярность | Растворители [Т.кип., диэлектрическая проницаемость, растворимость в воде (г/100г)]

Углеводороды | низкая | Пентан (36о, 2.0, 0.003), гексан (69о, 1.9, н /р), петролейный эфир (60-80о, ~ 2.0, н /р), толуол (110о, в 2.4 ., слабо г.).

Эфиры | диэтиловый эфир (35о, 4.3, 7.5)

Алкилгалогениды | Хлороформ (61.2, 4.70, н /р), дихлорметан (40о, 9.1, 2.0)

Альдегиды, кетоны | Ацетон (56О, 21, г.)

Сложные эфиры | Этилацетат (77о, 6.0, 9.0)

Спирты | Метанол (65о, 34, г.), этанол (78о, 25, г.), пропанол-2 (82о, 18, г.)

Карбоновые кислоты | Уксусная кислота (118о, 6.2, г.)

сульфокислоты | Высокая

Вода | Вода (100о, 80)

Приготовление насыщенного раствора.

После подбора растворителя твердый продукт, очищаемой помещают в коническую колбу с шлифом. Добавляют минимальное количество растворителя, чтобы покрыть им твердое вещество. Присоединяют к колбе обратный холодильник и нагревают смесь на водяной бане или электроплитке до кипения. Нагревают в течение нескольких минут и при этом часть твердого вещества растворяется. Затем через обратный холодильник пипеткой добавляют растворитель небольшими порциями до полного растворения твердого вещества. После каждого добавления растворителя дают возможность содержания в колбе кипеть в течение нескольких минут для растворения твердого вещества.

Помните, что необходимо использовать минимальный объем растворителя.

Если в растворе присутствуют нерастворимые примеси, нужно провести фильтрацию горячего раствора. Интенсивно окрашенные растворы, содержащие примеси смолы, обесцвечивают древесным углем.

Для этого раствор немного охлаждают, добавляют порошкообразное древесный уголь (1-3% от массы органического твердого вещества), доводят раствор до кипения и кипятят с обратным холодильником в течение нескольких минут. Древесный уголь удаляют горячим фильтрованием.

Кристаллизацию проводят двумя способами:

после горячего фильтрования насыщенный раствор медленно охлаждают до комнатной температуры, а затем помещают в холодильник

в насыщенный раствор при комнатной температуре добавляют по каплям второй растворитель, в котором вещество плохо растворяется, до тех пор пока не появится слабая опалесценция, а потом еще добавляют одну или две капли первого растворителя, чтобы устранить помутнение (образование двух фаз не должно происходить).

Чаще применяют следующие смеси двух растворителей:

1) диэтиловый эфиро-н.гексан

2) дихлорметан-н.гексан

3) хлороформ-циклогексан

4) ацетон-диетиловий эфир

5) ацетон-вода,

6) метанол-вода,

7) этанол-вода.

В некоторых случаях кристаллы при охлаждении раствора не образуются, даже если раствор пресыщен. Это может происходить из-за отсутствия центров, инициирующих образование кристаллов. Для ускорения процесса кристаллизации применяют несколько способов:

добавляют кристалл ("приманку") "приманки" той же вещества (для этой цели полезно оставлять небольшое количество неочищенной вещества)

потирают стеклянной палочкой с острыми краями по внутренней стороне колбы на уровне жидкости, что приводит к образованию неровностей на стеклянной поверхности, которые служат центрами роста кристаллов

раствор переохлаждают (до-70оС) и медленно нагревают до комнатной температуры с одновременным потиранием стеклянной палочкой.

Температура для наилучшего образования зародышей кристаллов лежит ~ на 100 °, а для наилучшего роста кристаллов ~ на 50оС ниже температуры плавления соединения, кристаллизуется.

Очень сильное и быстрое охлаждение часто не приводит к кристаллизации.

Следует обратить внимание на то, чтобы температура кипения растворителя была ниже температуры плавления вещества, необходимо перекристаллизуваты, как минимум на 30оС. При нарушении такого интервала температур вещество, как правило, выделяется в виде масла.

Замечание: Кристаллизация - это трудоемкий процесс, требующий терпения и экспериментальной мастерства, в котором пробуют всегда большое число растворителей и обязательно контролируют степень очистки по температуре плавления и хроматографическим методами (например, ТСХ).

После проведения кристаллизации кристаллы фильтруют, сушат и взвешивают. Низкий выход вещества, очищается, указывает на то, что используемый растворитель не был идеальным или был взят очень много. В таких случаях из фильтрата (маточного раствора) можно дополнительно выделить кристаллы после удаления избытка растворителя на роторном испарителе и охлаждении раствора остался. Как правило, эти последующие порции вещества менее чистые, чем выделенные ранее.

Пробные кристаллизации.

Немного твердого вещества (от 10 до 15 мг) помещают в чистую пробирку и при перемешивании по каплям добавляют 0,25 - 5 мл растворителя. Если твердое вещество растворяется в одном из растворителей на холоду, то для перекристаллизации следует использовать смесь двух растворителей.

Если вещество не растворяется, пробирку подогревают на водяной бане до кипения, периодически встряхивая пробирку. Если вещество растворилась не полностью, добавляют растворитель малыми порциями до общего объема примерно 1,5 мл.

Если часть твердого вещества не растворилась, то следует попробовать другой растворитель. При получении прозрачного раствора пробирку охлаждают. Если после стояния в течение нескольких минут кристаллы не появляются, добавляют как "приманка" кристалл или потирают стенку пробирки стеклянной палочкой.

2. Способы кристаллизации

Для осуществления процесса кристаллизации в растворе необходимо создать перенасыщение. По способам его создания различают два основных метода кристаллизации: 1) охлаждение горячих насыщенных растворов (изогидрична или политермические кристаллизация) и 2) удаление части растворителя путем испарения (изотермическая кристаллизация).

3. Политермические кристаллизация

Растворимость большинства веществ уменьшается с понижением температуры. Поэтому при охлаждении горячих растворов возникает перенасыщение, обусловливающее выделение

Загрузка...

Страницы: 1 2 3