Kristalliseerimine (või rekristalliseerimine) on kõige olulisem orgaaniliste ühendite puhastamise meetod. Lisandite kristallimise teel eemaldamise protsess hõlmab ühendi lahustamist sobivas kuumas lahustis, lahusel jahtumist ja puhastatava ühendiga küllastumist, selle kristalliseerumist lahusest, selle eraldamist filtrimisega, selle pinna pesemist külmaga. lahusti jääklisandite eemaldamiseks ja kuivatamine.Seda on kõige parem teha kontrollitud keemialaboris, hästi ventileeritavas kohas. Pange tähele, et sellel protseduuril on laialdased rakendused, sealhulgas suhkru laiaulatuslik kaubanduslik puhastamine toorsuhkrutoote kristallimise teel, mis jätab maha lisandid.
1
Tea, mis teeb sobiva lahusti. Pidage meeles ütlust “sarnane lahustab sarnast”: polaarsed ühendid lahustuvad polaarsetes lahustites, mittepolaarsed ühendid lahustuvad mittepolaarsetes lahustites. Näiteks suhkur ja sool (polaarsed ühendid) lahustuvad vees (polaarne lahusti), kuid mitte õlis (mittepolaarne lahusti). Ideaalsel lahustil on järgmised omadused: see lahustab ühendi, kui lahus on kuum, kuid mitte siis, kui lahus on on külm. See kas ei lahusta lisandeid üldse (nii et need saab välja filtreerida, kui ebapuhas ühend on lahustunud) või lahustab need väga hästi (nii et need jäävad soovitud ühendi kristalliseerumisel lahusesse ).See ei reageeri ühendiga.See on mittesüttiv.See on mittetoksiline.See on odav.See on väga lenduv (nii et seda saab kristallidest kergesti eemaldada).
2
Kaaluge oma võimalusi. Sageli on raske otsustada parima lahusti üle; lahusti valitakse sageli katsetamise teel või kasutades kõige mittepolaarsemat saadaolevat lahustit. Tutvuge järgmise levinumate lahustite loendiga (kõige polaarsetest kuni kõige vähem polaarseteni). Pange tähele, et üksteisega külgnevad lahustid segunevad (need lahustuvad üksteises). Tavaliselt kasutatavad lahustid on paksus kirjas. Vesi (H2O) on mittesüttiv, mittetoksiline, odav ja lahustab palju polaarseid orgaanilisi ühendeid; selle puuduseks on kõrge keemistemperatuur (100 °C (212 °F)), mistõttu on see suhteliselt lendumatu ja kristallidest raskesti eemaldatav, välja arvatud juhul, kui neid eksikaatoris vaakumkuivatata. Äädikhape (CH3COOH) on kasulik oksüdatsioonireaktsioonis, kuid reageerib alkoholide ja amiinidega ning seetõttu on seda raske eemaldada (keemistemperatuur on 118 °C (244 °F)). Dimetüülsulfoksiidi (DMSO), metüülsulfoksiidi (CH3SOCH3) kasutatakse peamiselt reaktsioonides lahustina; harva kristalliseerimiseks. See keeb temperatuuril 189 °C (372 °F) ja seda on raske eemaldada. Metanool (CH3OH) on kasulik lahusti, mis lahustab kõrgema polaarsusega ühendeid kui teised alkoholid. Keemistemperatuur: 65°C (149°F). Atsetoon (CH3COCH3) on suurepärane lahusti; selle puuduseks on madal keemistemperatuur 56 °C (133 °F), mis võimaldab ühendi lahustuvuses keemistemperatuuril ja toatemperatuuril vähe erinevusi. Butanoon (metüületüülketoon, MEK) (CH3COCH2CH3) on suurepärane lahusti keemistemperatuur 80 °C (176 °F). Etüülatsetaat (CH3COOC2H5) on suurepärane lahusti keemistemperatuuriga 78 °C (172 °F). Diklorometaan, metüleenkloriid (CH2Cl2) on kasulik lahustina. ligroiini, kuid selle keemistemperatuur 35 °C (95 °F) on liiga madal, et muuta see heaks kristallisatsioonilahustiks. Seda saab aga kuiva jää/atsetooni vanni kasutades jahutada temperatuurini 78 °C. Dietüüleeter (CH3CH2OCH2CH3) on kasulik ligroiiniga lahustipaarina, kuid selle keemistemperatuur 35 °C (95 °F), on liiga madal, et muuta see heaks kristallisatsioonilahustiks, välja arvatud juhul, kui seda kasutatakse kuivjää/atsetooni vannis. Metüül-tert-butüüleeter (CH3OC(CH3)3) on odav, hea asendusaine dietüüleeter, arvestades selle kõrgemat keemistemperatuuri, 52 °C (126 °F). Dioksaani (C4H8O2) on kristallidest lihtne eemaldada; kerge kantserogeen; moodustab peroksiide; keemistemperatuur 101°C (214°F). Tolueen (C6H5CH3) on suurepärane lahusti arüülühendite kristalliseerimiseks ja on asendanud kunagi laialt levinud benseeni (nõrk kantserogeen); puuduseks on kõrge keemistemperatuur 111 °C (232 °F), mis muudab selle kristallidest eemaldamise keeruliseks. Pentaani (C5H12) kasutatakse laialdaselt mittepolaarsete ühendite jaoks; kasutatakse sageli lahustite paarina mõne teise lahustiga. Selle madal keemistemperatuur tähendab, et see on kasulikum, kui seda kasutatakse koos kuivjää/atsetoonivanniga. Heksaani (C6H14) kasutatakse mittepolaarsete ühendite jaoks; inertne; kasutatakse sageli lahustipaaris; keemistemperatuur 69 °C (156 °F). Tsükloheksaan (C6H12) on sarnane heksaaniga, kuid odavam ja selle keemistemperatuur on 81 °C (178 °F). Petrooleeter, tuntud ka kui ligroin, on küllastunud süsivesinike segu, mille peamiseks komponendiks on pentaan; odav ja kasutatakse vaheldumisi pentaaniga; keemistemperatuur 30–60 °C (86–140 °F).
3
Valige oma lahusti: pange katseklaasi mõned ebapuhta ühendi kristallid ja lisage üks tilk lahustit, laske sellel toru kõrvalt alla voolata. Kui kristallid lahustuvad kohe toatemperatuuril, visake lahusti ära, sest liiga palju ühendit jääb madalal temperatuuril lahustunud ja proovige mõnda muud lahustit. Kui kavatsete uuesti kristallimise ajal (st kuivjää/atsetooni vanni kasutades) lahusti jahutada oluliselt alla toatemperatuuri, siis tehke see test eeljahutatud lahustiga. Kui kristallid ei lahustu külmas lahustis , soojendage toru kuumal liivavannil või kuumapüstoli abil ja jälgige kristalle. Lisage tilk rohkem lahustit, kui need ei lahustu. Kui need lahustuvad lahusti keemistemperatuuril ja seejärel kristalliseeruvad toatemperatuurini jahutamisel uuesti, olete leidnud sobiva lahusti. Kui ei, proovige mõnda muud lahustit. Kui pärast katse-eksituse meetodit ja ühtki rahuldavat lahustit ei leitud, kasutage lahustipaari. Lahustage kristallid paremas lahustis (selles, milles need kergesti lahustuvad) ja lisage vaesem lahusti kuumale lahusele, kuni see muutub häguseks (lahus on lahustunud ainega küllastunud). Lahustipaar peab olema omavahel segunev. Mõned kasulikud lahustipaarid on äädikhape-vesi, etanool-vesi, atsetoon-vesi, dioksaan-vesi, atsetoon-etanool, etanool-dietüüleeter, metanool-2-butanoon, etüülatsetaat-tsükloheksaan, atsetoon-ligroiin, etüülatsetaat-ligroiin, dietüül eeter-ligroiin, diklorometaan-ligroiin, tolueen-ligroiin.
4
Lahustage ebapuhas ühend: selleks asetage see ühend katseklaasi. Purustage suured kristallid segamisvardaga, et soodustada lahustumist. Lisage lahusti tilkhaaval. Lahustumatute tahkete lisandite eemaldamiseks kasutage lahuse lahjendamiseks liigset lahustit ja filtreerige tahked lisandid toatemperatuuril välja (filtreerimisprotseduuri vaadake punktist 4), seejärel aurustage lahusti. Enne kuumutamist asetage tuubi puidust aplikaatoripulk, et vältida ülekuumenemist (lahuse kuumutamine üle lahusti keemistemperatuuri, ilma et see tegelikult keeks). Puidu sisse jäänud õhk väljub tuumade moodustamiseks, mis võimaldavad ühtlast keemist. Alternatiivina võib kasutada poorseid portselanist keedulaastu. Pärast tahkete lisandite eemaldamist ja lahusti aurutamist lisage lahusti tilkhaaval, segades samal ajal kristalle klaaspulgaga ja soojendades toru auru- või liivavannis, kuni ühend on täielikult lahustunud minimaalse koguse lahustiga. kui töötate ühendiga, mille sulamistemperatuur on teie lahusti keemistemperatuurist madalam, veenduge, et see poleks lahustumata sulanud. Kui näete kahte vedelat kihti, lisage veidi rohkem lahustit.
5
Lahuse värvitustamine. Kui lahus on värvitu või ainult helekollase varjundiga, jätke see samm vahele. Kui lahus on värvunud (mis tuleneb keemiliste reaktsioonide suure molekulmassiga kõrvalsaaduste tootmisest), lisage liigne lahusti ja aktiivsüsi (süsi) ning keetke lahust mõni minut. Värvilised lisandid adsorbeeruvad aktiivsöe pinnale selle kõrge mikropoorsuse tõttu. Eemaldage süsi koos adsorbeerunud lisanditega filtreerimise teel, nagu on kirjeldatud järgmises etapis.
6
Eemaldage tahked ained filtreerimise teel. Filtreerimist saab teha gravitatsioonifiltrimise, dekanteerimise või lahusti pipetiga eemaldamise teel. Üldiselt ärge kasutage vaakumfiltreerimist, kuna kuum lahusti jahtub protsessi ajal, võimaldades tootel filtris kristalliseeruda. Kui lahustumatuid lisandeid pole, jätke see samm vahele. Gravitatsiooniline filtreerimine: see on valitud meetod peene söe, tolmu, kiudude jms eemaldamiseks. Võtke kolm Erlenmeyeri kolbi, mida kuumutatakse auruvannil või pliidiplaadil: üks sisaldab filtreeritavat lahust. , teine sisaldab paar milliliitrit lahustit ja varreta lehtrit ning kolmas sisaldab mitu milliliitrit kristalliseerivat lahustit, mida kasutada loputamiseks. Asetage kurviline filterpaber (kasulik, kuna te ei kasuta vaakumit) varreta lehtrisse (varreta, et vältida küllastunud lahuse jahtumist ja varre kristallidega ummistumist) teise Erlenmeyeri kolvi kohale. Laske filtreeritav lahus keema, haarake see rätikusse ja valage lahus filterpaberisse. Lisage kolmandast Erlenmeyeri kolvist keev lahusti mis tahes filterpaberil moodustunud kristallidele ja loputage esimene Erlenmeyeri kolb, mis sisaldas filtreeritavat lahust, lisades loputusvedeliku filterpaberile. Eemaldage liigne lahusti, keetes filtreeritud lahust. Dekanteerimine: seda kasutatakse suurte tahkete lisandite (nt klaasikildu) korral. Lihtsalt valage (dekanteerige) kuum lahusti, jättes lahustumatud tahked ained maha. Lahusti eemaldamine pipetiga: seda kasutatakse väikese koguse lahuse jaoks ja kui tahked lisandid on piisavalt suured. Sisestage ruudukujulise otsaga pipett katseklaasi põhja (ümar põhi) ja eemaldage vedelik imemise teel, jättes maha tahked lisandid.
7
Kristalliseerige huvipakkuv ühend. See etapp eeldab, et kõik värvilised lisandid ja lahustumatud lisandid on ülaltoodud sobivate sammudega eemaldatud. Eemaldage liigne lahusti, keetes see ära või puhudes õrna õhuvooluga või pöördaurustamisega. Alustage lahusest, mis on keemistemperatuuril lahustunud ainega küllastunud. Laske sellel aeglaselt jahtuda toatemperatuurini. Kristalliseerimine peaks algama. Kui ei, siis käivitage protsess, lisades seemnekristalli või kriimustades toru sisemust klaaspulgaga vedeliku-õhu liideses. Kui kristalliseerumine on alanud, ärge segage mahutit, et tekiksid suured kristallid. Aeglase jahutamise soodustamiseks (mis võimaldab suurematel kristallidel tekkida) võite anuma isoleerida puuvillase või paberrätikuga. Suuremaid kristalle on kergem lisanditest eraldada. Kui anum on täielikult toatemperatuurini jahtunud, jahutage seda jääl või muul jahutusvannis umbes viis minutit, et maksimeerida kristallide hulka. Kui pärast jahutamist näete kahte vedelat kihti, on ühend õlitatud; teisisõnu, see kukkus lahusest välja sulamistemperatuurist kõrgemal temperatuuril. See on eriti tõenäoline, kui töötate madala sulamistemperatuuriga tahke ainega. Sel juhul lisage veel veidi lahustit, soojendage uuesti ja proovige uuesti. Proovige enne jahutamist lisada seemnekristall (kui see on saadaval) või kriimustada anuma sisemust, et soodustada kristalliseerumist.
8
Koguge ja peske kristallid: selleks eraldage kristallid jääkülmast lahustist filtreerimise teel. Seda saab teha Hirschi lehtriga, Buchneri lehtriga või lahusti eemaldamisega pipetiga. Filtreerimine Hirschi lehtriga: Asetage Hirschi lehter koos kortsumata filterpaberiga vaakumtihedasse kolbi. Asetage filterkolb jäässe, et lahusti jääks külmaks. Niisutage filterpaber kristallisatsioonilahustiga. Ühendage kolb aspiraatori külge, lülitage aspiraator sisse ja veenduge, et filterpaber tõmmatakse vaakumi abil lehtrile alla. Valage ja kraapige kristallid lehtrile ning katkestage vaakum niipea, kui kogu vedelik on kristallidest eemaldatud. Kasutage kristalliseerimiskolvi loputamiseks mõnda tilka jääkülma lahustit ja valage see lehtrile, rakendades uuesti vaakumit, ning katkestage vaakum niipea, kui kogu vedelik on kristallidest eemaldatud. Peske kristalle veel paar korda jääkülma lahustiga, et eemaldada kõik jääklisandid. Pesemise lõpus jätke kristallide kuivatamiseks vaakum sisse. Filtreerimine Buchneri lehtriga: Asetage Buchneri lehtri põhja tükk kortsuta filterpaberit ja niisutage seda lahustiga. Asetage lehter tihedalt vastu filterkolbi kummist või sünteetilisest kummist adapteri abil, et võimaldada vaakumimemist. Valage ja kraapige kristallid lehtrile ning purustage vaakum niipea, kui vedelik on kolbi eemaldatud, kui kristallid jäävad paberile. Loputage kristallimiskolbi jääkülma lahustiga, lisage see pestud kristallidele, rakendage uuesti vaakum ja purustage vaakum, kui vedelik kristallidest eemaldatakse. Korrake ja peske kristalle nii mitu korda kui vaja. Jätke vaakum, et kristallid lõpuks kuivatada. Peske pipetiga: kasutatakse väikese koguse pestavate kristallide jaoks. Sisestage ruudukujulise otsaga pipett katseklaasi põhja (ümar põhi) ja eemaldage vedelik, jättes maha pestud tahked ained.
9
Kuivatage pestud toode: Väikese koguse kristalliseerunud toote lõplikku kuivatamist saab teha, pigistades kristallid filterpaberi lehtede vahele ja lastes neil kellaklaasil kuivada; Teise võimalusena võite need asetada ümarapõhjalisse kolbi ja jätta umbes tunniks vaakumliinile.