2.3. Очищення твердих органічних сполук

2.3.1. Перекристалізація

Серед усіх методів очищення твердих органічних сполук чільне місце посідає перекристалізація. Це пов’язано як із простотою процесу, так і з його ефективністю. Завдяки підвищенню розчинності речовин у ході нагрівання можна приготувати насичений за температури кипіння розчин, відфільтрувати його від механічних домішок і охолодити. Так найчастіше вдається одержати кристали досить чистої речовини. Це пов’язано з тим, що в результаты охолодження розчин стає пересичений тільки стосовно основної речовини, у той час як солі ― домішки, присутні в кількості часток відсотка, залишаються в матковому розчині. Це елементарна теоретична схема процесу перекристалізації. На практиці перекристалізація проходить набагато складніше, тому що її може супроводжувати низка процесів, що значно знижують ефективність очищення під час перекристалізації. Так, іони або молекули домішок можуть бути механічно захоплені утвореними кристалами основної речовини (оклюзія, інклюзія). Відбувається також сильніша або слабша адсорбція іонів домішок на поверхні кристалів, хоча в разі утворення великих кристалів, що мають невелику питому поверхню, роль адсорбції мала.

Розчинник для кристалізації вибирають з огляду на такі принципи. Речовина повинна дуже обмежено розчинятися в ньому за нормальних умов (або під час охолодження) і добре розчинятися в разі нагрівання. Як правило, розчинність речовин різко зростає біля точки кипіння, тому під час перекристалізації рідину завжди необхідно доводити до кипіння. Розчинність домішок при цьому повинна бути або дуже висока, або, навпаки, дуже мала. У першому випадку забруднення, що розчинилися, не кристалізуються з розчину, а в другому ― не розчиняються, і їх можна видалити фільтруванням. Необхідно також пам’ятати про те, що розчинник не повинен хімічно взаємодіяти із продуктом. Перекристалізацію проводять у приладі, що складається з колби й зворотного холодильника (див.рис.8). До речовини в колбі доливають таку кількість розчинника, щоб утворилася так звана кашкоподібна консистенція, вносять «кипілки», приєднують зворотний холодильник і доводять масу до кипіння. Якщо після хвилинного кип’ятіння осад не розчинився, через форштос холодильника додають невелику кількість розчинника й знову доводять суміш до кипіння. Операцію повторюють доти, поки речовина повністю не розчиниться в мінімальній кількості розчинника. Якщо домішки залишаються в осаді, можна не додавати багато розчинника, а також намагатися розчинити механічні домішки. За необхідності розчин знебарвлюють, додаючи адсорбенти (активоване вугілля), для чого припиняють кип’ятіння одержаного розчину, додають небагато (2―5 % від маси продукту) вугілля й знову доводять суміш до кипіння. Одержаний киплячий розчин швидко фільтрують через добре нагріту лійку Бюхнера. Якщо розчинником для перекристалізації служить вода, лійку нагрівають у бані з гарячою водою. Необхідно пам’ятати про те, що колба Бунзена, у яку збирають фільтрат, не термостійка й фільтрування гарячого розчину в посудину, що стоїть на холодному лабораторному столі, може призвести до вибуху. Для уникнення цього колбу термоізолюють у спеціальний дерев’яний ящик. Колбу з одержаним фільтратом залишають охолоджуватися, а потім відділяють отримані кристали. Перекристалізація ― не єдиний спосіб очищення твердих продуктів. Для одержання індивідуальних кристалічних сполук також застосовують сублімацію, кристалізацію з розплаву й хроматографію, однак ці методи препаративно складні в порівнянні із кристалізацією й вимагають значного досвіду роботи.