KRYSTALIZACJA

Surowe produkty reakcji zawierają z reguły niewielkie ilości zanieczyszczeń. Oczyszcza się je zwykle przez krystalizację z odpowiedniego rozpuszczalnika lub z mieszaniny rozpuszczalników. Oczyszczanie substancji stałych przez krystalizację polega na wykorzystaniu różnicy ich rozpuszczalności w odpowiednim rozpuszczalniku.

Proces krystalizacji można podzielić na niżej przedstawione etapy:

1. Rozpuszczenie zanieczyszczonej substancji w odpowiednim rozpuszczalniku, w temperaturze wrzenia lub w pobliżu temperatury wrzenia rozpuszczalnika.

2. Odsączeniegorącego roztworu od nierozpuszczalnych zanieczyszczeń.

3. Pozostawienie przesączu do ostygnięcia, co zazwyczaj powoduje krystalizacje związku.

4. Odsączenie kryształów związku od roztworu zwanego ługiem pokrystalicznym.

Po wysuszeniu otrzymanego stałego związku sprawdza się jego czystość zwykle przez oznaczenie temperatury topnienia. Czystość związku można również sprawdzić stosując metody spektroskopowe (podczerwień – IR, ultrafiolet – UV lub magnetyczny rezonans jądrowy – NMR). W pracowni preparatyki organicznej stosuje się zazwyczaj oznaczenie temperatury topnienia. Po sprawdzeniu czystości, jeżeli zachodzi potrzeba, krystalizuje się związek ponownie ze świeżego rozpuszczalnika. Krystalizację powtarza się aż do otrzymania związku o niezmiennej temperaturze topnienia.

Rozpuszczalnik stosowany do krystalizacji powinien charakteryzować się następującymi cechami:

1. posiadanie dużej zdolności rozpuszczania oczyszczanej substancji w temperaturze podwyższonej, a niewielkiej w temperaturze pokojowej lub niższej,

2. rozpuszczanie zanieczyszczeń bardzo dobre lub w nieznacznym stopniu,

3. sprzyjanie wytwarzaniu dużych kryształów krystalizowanego związku,

4. względnie niską temperaturę wrzenia.

Rozpuszczalnik oczywiście nie może reagować z oczyszczaną substancją, ponadto przy doborze rozpuszczalnika należy kierować się również takimi cechami, jak palność czy toksyczność, które to cechy wpływają na łatwość manipulacji tym rozpuszczalnikiem. Przy doborze rozpuszczalnika pomocna może poniższa tablica podająca najczęściej stosowane rozpuszczalniki i ich własności uszeregowane w kolejności zmniejszającej się polarności.

W praktyce dobór rozpuszczalnika musi być oparty na próbach doświadczalnych, jeśli brak jest informacji jaki rozpuszczalnik należy w danym przypadku stosować. Pomocnym przy doborze rozpuszczalnika mogą okazać się następujące uogólnienia:

1. związki organiczne rozpuszczają się na ogół łatwiej w rozpuszczalnikach o własnościach zbliżonych do własności chemicznych i fizycznych związku krystalizowanego.

2. Związki polarne rozpuszczają się lepiej w rozpuszczalnikach polarnych, a gorzej w niepolarnych.

W praktyce chemicznej stosuje się często rozpuszczalniki mieszane. Rozpuszczalniki takie muszą mieszać się ze sobą w każdym stosunku. Substancję rozpuszcza się wówczas na gorąco w tym rozpuszczalniku, w którym jest ona dobrze rozpuszczalna, a następnie dodaje ostrożnie, na gorąco drugi rozpuszczalnik, w którym jest ona źle rozpuszczalna, aż do powstania lekkiego zmętnienia. Zmętnienie usuwa się dodając niewielką ilość pierwszego rozpuszczalnika lub lekko ogrzewając mieszaninę. Roztwór pozostawia się do ostygnięcia do temperatury pokojowej.