Органическая химия

Взгляд из лаборатории

FONT_SIZE

SCREEN

Cpanel

Статьи

Кипячение и нагревание – наиболее часто использующиеся техники в органической химии... Читать далее...

Видеоуроки

Видеоурок, посвященный основам Ядерного Магнитного Резонанса. Смотреть...

Выбор растворителей для кристаллизации

Принципы выбора растворителя для кристаллизации

Основная проблема при выполнении кристаллизации - подбор подходящего растворителя. При выборе растворителя для кристаллизации следует опираться на следующие требования к растворителю.

Требования к растворителю:

  1. Растворитель должен хорошо растворять вещество при кипении (нагревании) и плохо растворять при охлаждении.
  2. Температура кипения растворителя (см. температуры кипения основных растворителей) по возможности должна лежать в диапазоне от 45 - 120 °С. Так как если температура кипения растворителя мала (например, эфир т. кип. 35 °С) разница в температурах между нагретым состоянием и охлажденным мала. А при высокой температуре кипения (этиленгликоль т. кип. 197 °С) вещество может разрушиться от температуры, к тому же растворитель будет долго испаряться с вещества после фильтрования.

Рассмотри три случая, которые могут возникнуть при кристаллизации (см. Диаграмму):

  1. Растворитель 1#. Вещество уже достаточно растворимо при комнатной температуре, при и нагревание изменяет растворимость несущественно. Такой растворитель не подойдет, так как перекристаллизация приведет к существенным потерям вещества.
  2. Растворитель 2#. Вещество слабо растворяется при комнатной температуре, однако, при нагревании вещество все еще нерастворимо. Растворитель также не подходит для кристаллизации. Так как разница концентрациях между насыщенными растворами при комнатной температуре и при нагревании несущественно.
  3. Растворитель 3#. Вещество плохо растворимо при комнатной температуре, однако, при нагревании растворимость существенно повышается. Такой растворитель пригоден для кристаллизации.

 

 

Растворители для кристаллизации. "Подобное растворяется в подобном"

Полярность и температура плавления соединения играют ключевую роль в выборе растворителя для кристаллизации. Так для кристаллизации неполярных соединений подходят неполярные растворители (гексан, пентан), а полярные соединения легко кристаллизуются из полярных растворителей (вода, метанол). Для кристаллизации легкоплавких веществ подходят эфир, хлористый метилен, а для тугоплавких - пиридин, диметилформамид (ДМФА). См. таблицу:

Соединения

Растворитель

Углеводороды, соединения с длинными углеводородными цепочками, неполярные органические соединения Петролейный эфир, н-Пентан, н-Гексан, Циклогексан, н-Гептан, Четыреххлористый углерод
Ароматические соединения, углеводороды Бензол, Толуол
Ангидриды, хлорангидриды Четыреххлористый углерод
Амиды Диоксан
Соединения с низкими температурами кипения Диэтиловый эфир, метиленхлорид
Соединения со средними температурами кипения и средней полярностью Хлороформ, Этилацетат
Соединения повышенной полярности, нитросоединения, бром содержащие соединения Ацетон, Этанол, Метанол
Соединения высокой полярности, соли, амиды, карбоновые кислоты Вода, Уксусная кислота, Ацетонитрил, Метанол
Соединения с высокими температурами плавления Пиридин, ДМФА

Подбор растворителя для кристаллизации

Подбор растворителя не следует выполнять на всем веществе. Для этой цели подойдут небольшие навески по 10 - 100 мг. В хорошем растворителе 100 мг вещества должны растворяться ~ в 1 мл растворителя при кипении и образовывать осадок при охлаждении.

1. В пробирку помещаем 10-100 мг вещества.

2. Наливаем растворитель в количестве, в котором он лишь покроет вещество.

3. Проверяем растворяется ли вещество при комнатной температуре.

4. Вещество на рисунке растворилось, следовательно, растворитель не подходит для кристаллизации. Готовим следующую пробу.

 

5. Если вещество не растворяется при комнатной температуре растворитель следует нагреть до кипения.

6. На рисунке вещество не растворилось даже при кипении, следовательно такой растворитель не подходит для кристаллизации.

7. На этом этапе можно попробовать добавить в небольшом количестве первый растворитель, в котором вещество хорошо растворимо и выполнить перекристаллизацию из смеси растворителей. Или же перейти к следующему растворителю.

8. Когда мы обнаружим растворитель (или смесь растворителей), в которой вещество нерастворимо при комнатной температуре и растворимо при нагревании, следует охладит полученный раствор до комнатной температуры.

9. Если выпадения осадка не происходит даже при охлаждении льдом или растирании стеклянной палочкой - растворитель не подходит для кристаллизации.

10. Если при охлаждении из раствора выпадает осадок - растворитель (или их смесь) подходит для кристаллизации.

Фотографии с сайта: http://ochem.jsd.claremont.edu/