4.1. Перекристаллизация из горячих растворов путем охлаждения

Во время перекристаллизации из горячих растворов путем охлаждения соблюдается следующий порядок операций:

– приготовление горячего насыщенного раствора вещества в соот-ветственно подобранном растворителе;

– отделение нерастворимых (механических) примесей от горячего раствора путем фильтрования;

– выделение кристаллов – проведение кристаллизации;

– отделение кристаллов от маточного раствора;

– высушивание твердых веществ;

– определение степени чистоты твердого вещества.

4.1.1. Выбор растворителя

Растворитель, применяемый для очистки твердого вещества методом перекристаллизации, должен удовлетворять следующим требованиям:

– не взаимодействовать химически с очищаемым веществом с образованием новых устойчивых соединений;

– обеспечивать большую разницу в растворимости кристаллизуемого вещества на холоде и при повышенной температуре;

– лучше растворять очищаемое вещество, чем примеси или наоборот;

– способствовать образованию устойчивых кристаллов;

– легко удаляться с поверхности кристаллов при высушивании;

– иметь температуру кипения на 10-15 ниже температуры плавления очищаемого вещества, иначе вещество может выделиться в виде масла.

Из нескольких одинаково пригодных растворителей выбирают менее огнеопасный и менее токсичный.

В тех случаях, когда не удается подобрать один растворитель, применяют смеси двух или трех растворителей, которые должны удовлетворять наиболее важному требованию – лучше растворять вещество при нагревании, чем при комнатной температуре.

При использовании смеси растворителей можно пользоваться одним из приемов:

– вещество растворяют при нагревании в хорошо растворяющем растворителе, затем постепенно прибавляют такой, в котором очищаемое вещество плохо растворимо, до появления помутнения;

– используют в качестве растворителя смесь, приготовленную в определенном соотношении;

– к кипящей суспензии вещества в плохо растворяющем растворителе постепенно прибавляют другой, хорошо растворяющий данное вещество, до тех пор, пока вещество полностью не перейдет в раствор;

– растворяют очищаемое вещество в смеси растворителей, а затем удаляют один из них.

При выборе растворителя нужно знать, что хорошими растворителями являются низшие члены гомологических рядов. Полярные соединения лучше растворимы в полярных растворителях и значительно меньше растворимы в неполярных растворителях.

Данные по растворимости веществ в определенных растворителях, необходимые для расчета их количества, находят в справочниках, в специальной химической литературе, а для впервые полученных веществ определяют растворимость опытным путем.

4.1.2. Приготовление горячего насыщенного раствора

Очищаемое вещество измельчают в ступке в порошок. Его помещают в рассчитанное количество растворителя, находящегося в круглодонной колбе, которую соединяют с обратным холодильником, и нагревают. При использовании огнеопасных растворителей нагревание ведут на водяной, глицериновой или этиленгликолевой бане, размеры которой должны быть больше нагревателя плитки закрытого типа.

Изменяя или количество растворителя, или температуру смеси, получают не вполне насыщенный горячий раствор. Некоторые вещества имеют очень малую скорость растворения, поэтому их необходимо как можно мельче размельчить, так как длительное кипячение раствора нежелательно из-за возможного разложения вещества.

В тех случаях, когда перекристаллизуемое вещество содержит окрашенные или смолистые примеси, для их удаления кипятят раствор вещества в течение нескольких минут с активированным углем, количество которого обычно составляет 1-2% от веса очищаемого вещества. Активированный уголь (активный уголь, «карболен») – пористое вещество, которое получают из различных углеродсодержащих материалов органического происхождения: древесный уголь, каменноугольный кокс и др., – содержит огромное количество пор и поэтому имеет очень большую поверхность, вследствие чего обладает высокой адсорбцией. Применяют для очистки, разделения и извлечения различных веществ.

Адсорбирующее действие обесцвечивающего угля в растворителях убывает в таком порядке:

вода > этиловый спирт > метиловый спирт > уксусноэтиловый эфир >

> ацетон > хлороформ > углеводороды

Из выпускаемых промышленностью активированных (активных) углей для удаления окрашивающих и смолистых примесей в процессе пepeкpисталлизации применяют угли:

- на древесной основе, например, уголь активный осветляющий древесный порошкообразный (ОУ), выпускаемый согласно ГОСТ 4453 марок А, Б и Г (обладает наибольшей осветляющей способностью); уголь активный древесный дробленый БАУ-А, БАУ-МФ (ГОСТ 6217); уголь активный древесный дробленый Аквасорб-1, Аквасорб-2, Аквасорб-3 (ТУ 2162-273-05795731-2006);

- на каменноугольной основе, например, уголь активный порошкообразный Флотосорб (ТУ 2162-325-05795731-2007);

- на кокосовой основе, например, уголь дробленый Каусорб-221 (ТУ 2162-210-05795731-2006).

- костяной (животный) – уголь, получаемый обугливанием обезжиренных костей, содержит 7-11% углерода, около 8% фосфата кальция и других минеральных солей. Очень хороший поглотитель.

Из показателей качества осветляющих углей во многих случаях наибольшее значение имеют содержание растворимых минеральных примесей и рН водной вытяжки. В тех случаях, когда окрашивающие примеси являются электролитами (особенно в случае водных растворов), целесообразно применение осветляющих углей с кислым характером поверхности, например осветляющий уголь ОУ марки Б ГОСТ-4453, у которого регламентирован рН водной вытяжки 4 - 6. Если для обесцвечи-вания применяют животный (костяной) уголь, то требуется предварительная его обработка кипящей соляной кислотой (1:1) в течение 2-3 часов для удаления фосфатов кальция.

Уголь добавляют при полном растворении вещества, ни в коем случае нельзя добавлять уголь к очень нагретому раствору, так как могут произойти резкое вскипание и выброс раствора. Во избежание выброса необходимо снять колбу с раствором с греющего прибора, немного охладить, добавить активированный уголь, затем продолжить кипячение в течение нескольких минут.

После кипячения с углем горячий раствор фильтруют.

Кроме активированного угля для удаления окрашенных и смолистых примесей применяют также силикагель, окись алюминия, кизельгур, тальк и другие адсорбенты.