Проведение перекристаллизации

Выбор растворителя

Получив по 1г неочищенных препаратов нафталина, ацетамида, м-динитробензола, бензойный и салициловой кислот, подыскивают наиболее подходящий растворитель для очистки каждого из них путём пробной кристаллизации. Из растворителей испытывают в указанном ниже порядке следующие растворители: дистиллированную воду, этиловый спирт, ледяную уксусную кислоту, хлороформ (или четырёххлористый углерод), бензин, ацетон.

В небольшую пробирку (110´ 12мл) помещают 0, 1г растёртого в порошок вещества и постепенно по каплям прибавляют растворитель, непрерывно встряхивая пробирку. После прибавления 1мл растворителя закрывают пробирку пробкой со вставленной в неё стеклянной трубкой (если растворитель воспламеняющийся) и нагревают смесь до кипения. Если в 1мл растворителя растворилась при нагревании только часть вещества, то постепенно прибавляют ещё растворителя – по 0, 5мл – нагревая каждый раз до кипения.

Растворитель считается непригодным:

1) если вещество легко растворяется в 1мл растворителя на холоду или при слабом нагревании;

2) если вещество не растворяется в 3мл растворителя при кипении.

Растворитель непригоден, если кристаллизация не наступает при комнатной температуре или охлаждении (холодной водой, льдом, смесью лёд-соль) и потирании стенок пробирки стеклянной палочкой.

Растворитель пригоден, если при охлаждении горячего раствора кристаллизация происходит. Тогда, определив приблизительно количество выделившихся кристаллов, а также количество использованного растворителя, отставляют пробирку с этой пробой, чтобы найти наилучший. Найдя наилучший растворитель, как можно точнее устанавливают количественное соотношение – вещество: растворитель.

Если одинаково пригодны два растворителя, то предпочтение отдают тому, который более удобен в обращении и в первую очередь менее огнеопасен.

Общие правила кристаллизации твёрдого вещества

1. Растворение вещества производят в конической колбе, снабжённой обратным холодильником. В колбу помещают отвешенное количество вещества, кипятильники и несколько меньшее, чем требуется, количество растворителя. Если растворителем служит вода, то обратный холодильник не нужен.

Смесь в колбе кипятят и постепенно, устраняя каждый раз источник огня, прибавляют небольшое количество растворителя, нагревая до кипения, пока не получен прозрачный раствор.

2.Фильтрование горячего насыщенного раствора очищаемого вещества производят как можно быстрее. Кипящий или горячий раствор фильтруют обычно через складчатый фильтр, предварительно смоченный растворителем и вставленный в воронку. Воронку заранее нагревают в воронке для горячего фильтрования. Фильтрат собирают в коническую колбу или стакан. Выделившиеся на фильтре кристаллы переносят вместе с фильтром обратно в колбу, где производилось растворение, вновь растирают и фильтруют.

3.Кристаллизацию растворённого вещества производят быстрым охлаждением колбы холодной водой или льдом при энергичном перемешивании. Для получения крупных кристаллов колбу с горячим и совершенно прозрачным раствором закрывают часовым стеклом и оставляют медленно охлаждаться.

4.Отделение кристаллов от маточного раствора производят обычно через 30-40 минут после охлаждения на воронке Бюхнера, хорошо отжимая плоской стороной стеклянной пробки и промывая небольшим количеством растворителя.

5.Высушивание вещества производят в подходящих для него условиях: на воздухе – между листами фильтровальной бумаги; в сушильном шкафу – при повышенной температуре; в вакуум-эксикаторе.

6.Определение чистоты очищенного кристаллизацией вещества производят по температуре его плавления после высушивания. Если вещество плавится ниже, чем указано в литературе, то повторяют кристаллизацию, пока не получат вещество с указанной температурой плавления.

При идентификации вещества, в литературе не описанного, повторяют кристаллизацию до тех пор, пока температура плавления перестанет изменяться – перестанет повышаться.

Очистка ацетамида кристаллизацией из воды

В коническую колбу на 250мл вносят 5г технического ацетамида, приливают 100мл дистиллированной воды и нагревают почти до кипения: ацетамид растворяется, а часть его из-за недостатка воды плавится, образуя на дне слой масла.

Перемешивая всё время смесь и слегка кипятя её, прибавляют постепенно небольшое количество порции горячеё воды до тех пор, пока всё твёрдое вещество не растворится (или почти полностью растворится – если присутствует нерастворимая примесь).

Если получится окрашенный раствор, то несколько охлаждают его (50-60°), прибавляют 0, 2-0, 25г растёртого в порошок угля и кипятят 5-10 минут, чтобы удалить окрашенные примеси. Кипящий раствор фильтруют через складчатый бумажный фильтр, пользуясь воронкой с коротко обрезанным отводом, нагреваемой в воронке для горячего фильтрования. Затем фильтрат быстро при перемешивании охлаждают холодной водой или льдом. После 30-40 минутного стояния при охлаждении выделение кристаллов заканчивается.

Кристаллы отфильтровывают на воронке Бюхнера (с отсасыванием), дважды промывают дистиллированной водой (по 5мл) и хорошо отжимают на воронке плоской стороной стеклянной пробки. Затем вынимают воронку из колбы для отсасывания, опрокидывают её на сложенный вдвое лист фильтровальной бумаги, переносят на него кристаллы и высушивают сначала на воздухе, а затем в фарфоровой чашке на водяной бане. После высушивания взвешивают чистый ацетамид и определяют его температуру плавления.

Для решения вопроса чистоты препарата можно быстро высушить 0, 1г вещества, отжимая его сначала на сложенных вместе листах фильтровальной бумаги, и затем, поместив на часовом стекле в сушильный шкаф, нагретый до 80-90°. Чистый ацетамид плавится при 113-114°.

Таким же путём можно провести перекристаллизацию из воды 3, 0г технической бензойной или салициловой кислоты.

Очистка нафталина кристаллизацией из спирта

В коническую колбу на 150мл помещают 5г продажного технического нафталина, прибавляют 25мл этилового спирта, 2-3 кусочка кипятильников и укрепляют в горле колбы обратный холодильник. Колбу нагревают на водяной бане, пока растворитель не закипит, а затем постепенно, устраняя каждый раз источники огня поблизости от прибора, небольшими порциями (по 2-3мл) прибавляют спирт (из отмеренного заранее количества) и осторожно кипятят после каждого прибавления, пока весь не растворится (или почти полностью растворится – если присутствует нерастворимая примесь).

Если раствор окажется окрашенным, то несколько охлаждают его (до 40-50°), прибавляют 0, 2-0, 25г растёртого угля, осторожно перемешивают и кипятят смесь 5-10 минут.

Горячий раствор фильтруют через складчатый бумажный фильтр, вставленный в воронку для горячего фильтрования. (Предосторожность! Все горелки поблизости должны быть потушены.)

Фильтрат собирают в коническую колбу на 100мл, покрывают часовым стеклом и охлаждают колбу холодной водой, перемешивая или встряхивая содержимое колбы. Через 30-40 минут после охлаждения отфильтровывают выделившиеся кристаллы, отсасывая их на небольшой воронке Бюхнера и смывая в неё кристаллы из колбы небольшими количествами маточного раствора. Отжав кристаллы, прерывают отсасывание и промывают кристаллы 5мл холодного этилового спирта, после чего вновь отсасывают растворитель. Промыв дважды спиртом и каждый раз хорошо отжав кристаллы, вынимают воронку из колбы для отсасывания и переносят кристаллы на фильтровальную бумагу, опрокидывая на неё воронку. Покрыв очищенный нафталин листом фильтровальной бумаги, высушивают его на воздухе, а затем взвешивают и определяют его температуру плавления. Если препарат недостаточно чист (температура плавления на несколько градусов ниже указанной в литературе), то следует перекристаллизовать его ещё раз.

Чистый нафталин плавится при 80°.

Таким же путём можно провести перекристаллизацию ацетанилида (5г) из толуола; b-нафтола (3г) из толуола.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЛАВЛЕНИЯ

.Прибор для определения температуры плавления изображён на рис.10. Он представляет собой колбу, в которую налита серная кислота. К пришлифованному горлу колбы присоединяется специальная пробирка, снабжённая каучуковой пробкой с закреплённым в ней термометром. Вещество, температуру плавления которого надо определить, помещают в капилляр, запаянный с нижнего конца.

(МЕСТО РИСУНКА № 10)

Капилляр наполняют веществом так, чтобы плотный слой его занимал около 0, 5см. Для этого небольшое количество перекристаллизованного вещества тонко измельчают на часовом стекле при помощи «гвоздика», собирают его в кучку и погружают в неё открытый конец капилляра. При этом небольшое количество вещества попадает внутрь капилляра. Сместить это вещество вниз к запаянному концу и утрамбовать его можно, бросая капилляр с веществом запаянным концом вниз в стеклянную трубку длиной 90-100см, поставленную вертикально на пластинку из стекла или на часовое стекло.

Обычно таким способом наполняют веществом два капилляра и прикрепляют их резиновым кольцом по обе стороны термометра на уровне шарика так, чтобы было видно одновременно и шкалу термометра и содержимое капилляров на просвет. Прибор нагревают на горелке сначала быстро, а когда показания термометра достигнут величины на 10-15° ниже предполагаемой температуры плавления, пламя горелки регулируют так, чтобы столбик ртути поднимался со скоростью не более 1-2° в минуту. В противном случае шарик термометра не успевает нагреваться так быстро, как вещество в капилляре, и определённая таким образом температура плавления окажется заниженной. Следует иметь в виду, что внешний вид вещества перед плавлением несколько изменяется, оно уплотняется, и между отдельными кусочками его могут появиться пузырьки воздуха.

Этот момент считают началом плавления. Температуру, при которой всё вещество превращается в прозрачную жидкость, называют температурой плавления данного вещества. Интервал температур между началом плавления и его окончанием будет тем меньше, чем чище вещество. На практике считают допустимым, когда вещество плавится в пределах 1-2°.