(Eller omkrystallisation) er den vigtigste metode til oprensning af organiske forbindelser. Processen med at fjerne urenheder ved krystallisation omfatter opløsning af en forbindelse i et egnet varm opløsningsmiddel, lade opløsningen afkøle og blive mættet med forbindelsen, der oprenses, gør det muligt at krystallisere ud af opløsning, isolere den ved filtrering, vask af overfladen med et opløsningsmiddel kold for at fjerne rester urenheder og tørre det.
Her er en detaljeret trin-for-trin vejledning om, hvordan man krystalliserer organiske forbindelser. Den bedste måde at gøre dette på er i et kontrolleret kemi laboratorium i et godt ventileret område. Bemærk at denne proces har brede anvendelser, herunder omfattende kommerciel rensning af sukker, ved at krystallisere råsukkerproduktet, hvilket efterlader urenhederne bagved.
trin
1
Vælg det passende opløsningsmiddel. Husk ordtaket: "Lige opløse det samme": Similia similibus solvuntur. Sukker og salt er f.eks. Opløselige i vand, men ikke i olie - og ikke-polære forbindelser som kulbrinter opløses i ikke-polære carbonhydridopløsningsmidler, såsom hexan.
Det ideelle opløsningsmiddel har følgende egenskaber:
Det opløser komponenten, når opløsningen er varm, men ikke når den er kold.
Det vil ikke opløse urenhederne (så de kan filtreres, når den uren komponent er opløst) eller opløses meget godt (så de forbliver som opløsning, når den ønskede komponent krystalliseres).
Det reagerer ikke med forbindelsen.
Ikke brandfarlig.
Det er ikke giftigt.
Det er billigt.
Det er meget volatilt (så det kan nemt fjernes fra krystallerne).
Det er ofte svært at bestemme hvilket opløsningsmiddel der er bedst - det vælges normalt ved forsøg eller ved at anvende det mest ikke-polære opløsningsmiddel, der er tilgængeligt. Få kendskab til følgende liste over opløsningsmidler (fra polar til mindst polære). Bemærk, at opløsningsmidler ved siden af hinanden er blandbare, hvilket betyder at de opløses i hinanden. De mest anvendte er i fed skrift.
Vand (H2O) er giftfri, er billig og vil opløse mange polære organiske forbindelser - dets negative punkt er dets højkogepunkt (100 grader C), hvilket gør det forholdsvis ikke-flygtigt og vanskeligt at fjerne fra krystallerne.
Eddikesyre (CH3COOH) er nyttig til en oxidationsreaktion, men vil reagere med alkoholer og aminer, og det er vanskeligt at fjerne (kogepunktet er 118 grader C).
Dimethylsulfoxid (DMSO), methylsulfoxid (CH3SOCH3) anvendes primært som et opløsningsmiddel til reaktioner - sjældent til krystalliseringer.
Methanol (CH30H) er et nyttigt opløsningsmiddel, der vil opløse forbindelser med højere polariteter end andre alkoholer.
Aceton (CH3COCH3) er et glimrende opløsningsmiddel - dets negative punkt er det lave kogepunkt på 56 grader C, hvilket gør, at der er lille forskel i opløseligheden af en forbindelse ved kogepunktet og ved stuetemperatur.
2-butanon, methylethylketon, MEK (CH3COCH2CH3) er et glimrende opløsningsmiddel med kogepunkt ved 80 grader C.
Ethylacetat (CH3COOC2H5) er et glimrende opløsningsmiddel med et kogepunkt på 78 grader C.
Dichlormethan, methylenchlorid (CH2CI2) er nyttig som et opløsningsmiddel til ligroin, men kogepunktet, 35 grader C, er for lavt til at gøre det til et godt opløsningsmiddel til krystallisation.
Diethylether (CH3CH2OCH2CH3) er nyttig som et opløsningsmiddel til ligroin, men kogepunktet 40 grader C er for lavt til at gøre det til et godt opløsningsmiddel til krystallisation.
methyl t-Butylether (CH30C (CH3) 3) er en god og billig erstatning for diethylether, især med dens højeste kogepunkt, 52 grader C.
Dioxan (C4H8O2) det er let at fjerne fra den krystallinske form af peroxider-kogepunkt 101 grader C.
Toluen (C6H5CH3) er en fremragende opløsningsmiddel til krystallisation af arylforbindelser og substitueret en, der tidligere var udbredt, benzen (svag kræftfremkaldende) - En ulempe er dets høje kogepunkt, 111 ° C, hvilket gør det vanskeligt at fjerne krystaller.
Pentan (C5H12) anvendes i vid udstrækning til ikke-polære forbindelser - ofte anvendt som opløsningsmiddelpar med et andet opløsningsmiddel.
Hexan (C6H14) anvendes til ikke-polar-inerte forbindelser - ofte anvendt i et opløsningsmiddelkogende område på 69 grader C.
Cyclohexan (C6H12) ligner hexan, men billigere og med et kogepunkt på 81 grader C.
Petroleumsether er en blanding af mættede carbonhydrider, hvoraf pentan er en hovedbestanddel - billig og anvendes skiftevis med pentankogepunktet mellem 30 og 60 grader C.
Ligroin er en blanding af carbonhydrider med hexan egenskaber.
Fremgangsmåde til at vælge opløsningsmidlet:
Sæt nogle krystaller af den uren forbindelse i et reagensglas og tilsæt en dråbe opløsningsmiddel, så det glider ned langs røret.
Hvis krystallet opløses straks ved stuetemperatur, afvis opløsningsmidlet, fordi meget af forbindelsen forbliver opløst ved lav temperatur, og prøv et andet opløsningsmiddel.
Hvis krystallerne ikke opløses ved stuetemperatur, opvarmer du røret i et varmt sandbad og observerer dem. Tilsæt en yderligere dråbe opløsningsmiddel, hvis det ikke opløses. Hvis det opløses ved opløsningsmidlets kogetemperatur og derefter krystalliseres igen, når det afkøles til stuetemperatur, har du fundet et passende opløsningsmiddel. Hvis ikke, prøv en anden.
Hvis der efter en forsøgs- og fejlproces - og der ikke findes noget tilfredsstillende opløsningsmiddel - brug et opløsningsmiddelpar. Opløs krystallerne ved det bedste opløsningsmiddel (den, hvor de opløses let), og tilsæt et dårligere opløsningsmiddel til opløsningen varm, indtil den bliver uklar (opløsningen er mættet med det opløste stof). Opløsningsmiddelparet skal være blandbart med hinanden. Nogle par på anvendelige opløsningsmidler er eddikesyre og vand, ethanol og vand, acetone og vand, dioxan og vand, acetone og ethanol, ethanol og diethylether, methanol og 2 butanon, ethylacetat og cyclohexan, acetone og ligroin, ethylacetat og ligroin , diethylether og ligroin, methylenchlorid og ligroin, toluen og ligroin.
2
Opløs den rå forbindelse: for at gøre det, sæt den forbindelse i et reagensglas. Crush store krystaller med en pind for at omrøre for at fremme opløsning. Tilsæt opløsningsmidlet dråbevis. At fjerne faste og ikke-opløselige urenheder, bruge ekstra opløsningsmiddel for at fortynde opløsningen og filtrere faste urenheder til stuetemperatur (se trin 4 til filtrering instruktion), derefter afdampning af opløsningsmidlet. Før opvarmning, løber træ applikatorpind i røret for at undgå overophedning (opvarme opløsningen til over kogepunktet af opløsningsmidlet, uden at det faktisk koge). Fanget luft i træet vil forlade at danne kerner, som stadig tillader mere kog. Alternativt kan der anvendes porøse porcelænselement. Efter de faste urenheder er blevet fjernet, og opløsningsmidlet afdampes, tilsættes dråbevis opløsningsmiddel, under omrøring krystallerne med en metalstang og opvarmer røret i dampbadet eller sand indtil komponenten er fuldstændig opløst med mængde opløsningsmiddel.
Video: Uorganiske molekyler navngivning
3
Fjern opløsningen. Spring dette trin, hvis opløsningen er farveløs eller kun har en skygge af gul. Hvis opløsningen er farvet (som følge af produktionen af biprodukter med høj molekylvægt af de kemiske reaktioner), tilsættes mere opløsningsmiddel og aktivt kul (kulstof), og kog opløsningen i nogle få minutter. De farvede urenheder absorberes af overfladen af det aktive kul, takket være den høje porøsitet. Fjern trækulet med urenheder absorberet gennem filtreringen som beskrevet i det følgende trin.
4
Fjern faste stoffer ved filtrering. Denne proces kan udføres ved hjælp af gravitationsfiltrering, dekantering eller opløsningsmiddelfjernelse ved anvendelse af en pipette. Generelt må du ikke anvende vakuumfiltrering, da det varme opløsningsmiddel afkøles under processen, hvilket får det til at krystallisere i filteret.
Gravitationel Filtrering: dette er den foretrukne metode til fjernelse af fint kul støv, fnug etc. Placere tre Erlenmeyerkolber og opvarm damp eller varmeplade bad: en, der indeholder opløsningen, der skal filtreres, en indeholdende nogle få millimeter af opløsningsmiddel og en stangløs tragt, og en tredje indeholder adskillige millimeter fra krystalliseringsopløsningsmiddel at bruge til at rense . Placere et foldefilter (nyttigt, da du ikke bruger vakuumfiltrering) uden akslen tragt (stangløs at forhindre den mættede opløsning at afkøle og krystaller til at tilstoppe stammen) på den anden Erlenmeyerkolbe. Bringe opløsningen, der skal filtreres ved kogepunktet, tage et håndklæde og hæld det på filtrerpapiret. Tilsæt kogt opløsningsmiddel Erlenmeyerkolbe tredje eventuelle krystaller, som er dannet i filteret og at rense den første hætteglas indeholdende opløsningen, der filtreres. Fjern overskydende opløsningsmiddel ved kogning af den filtrerede opløsning.
Dekantering: Denne metode anvendes til store faste urenheder. Du skal bare smide (dekantere) det varme opløsningsmiddel, hvilket efterlader uopløselige dele bagved.
Fjernelse af et opløsningsmiddel ved anvendelse af en pipette: Denne metode anvendes til små mængder af opløsning, og hvis de faste urenheder er for store. Indsæt en pipette med firkantetipet i bunden af reagensrøret (den afrundede bund) og fjern væsken ved hjælp af sugningen, hvilket efterlader eventuelle faste urenheder bagved.
5
Krystalliser forbindelsen af interesse. Dette trin antager, at eventuelle farvede og uopløselige urenheder allerede er fjernet ved hjælp af de passende trin beskrevet ovenfor. Fjern eventuelt overskydende opløsningsmiddel ved at koge det eller blæse det med en mild luftstrøm. Start med opløsningen mættet med opløsningen ved kogepunktet. Lad det køle af langsomt ved stuetemperatur. Krystallisering skal begynde. Hvis ikke, start processen ved at tilsætte en krystalkrystal eller ved at skrabe rørets væg med en glasstang ved flydende luftgrænsefladen. Så jeg begynder krystallisation, pas på ikke at forstyrre indholdet, for at give store krystaller mulighed for at danne. For at fremme langsom afkøling (som gør det muligt for disse større krystaller), kan du isolere beholderen med bomuld eller papirhåndklæde. Større krystaller er lettere at adskille fra urenheder. Når beholderen er helt ved stuetemperatur, skal den afkøles på is i ca. fem minutter for at maksimere mængden af krystaller.
6
Saml og vask krystallerne: For at gøre dette adskilles krystallerne fra det kolde opløsningsmiddel ved filtrering. Dette kan gøres ved hjælp af en Hirsch-trakt, en Buchner-trakt eller fjernelse af opløsningsmidlet ved hjælp af en pipette.
Filtrering ved hjælp af Hirsch-trakten: Anbring Hirsch-trakten med et papirfilter ikke-tværstribede i et hætteglas fastgjort til en støvsuger. Anbring filterflasken på is for at holde opløsningsmidlet køligt. Våd papirfilteret med krystalliseringsopløsningsmidlet. Sæt hætteglasset på en støvsuger, tænd det og sørg for, at papirfilteret er fastgjort til bunden af tragten af støvsugeren. Hæld og skraber krystallerne i tragten, og sluk støvsugeren, så snart al væsken er fjernet fra krystallerne. Brug et par dråber af opløsningsmidlet ved istemperatur for at rense krystalliseringshætteglasset og hæld i tragten, mens du sætter støvsugeren på igen og sluk den, så snart al væsken er fjernet fra krystallerne. Vask krystallerne nogle få gange med opløsningsmidlet ved istemperatur for at fjerne eventuelle rester af urenheder. Efter vaskens afslutning skal støvsugeren stå på for at tørre krystallerne.
Filtrering ved brug af Buchner-trakten: Placer et stykke papirfilter ikke-tværstribede i bunden af en Buchner-tragt og våd det med opløsningsmidlet. Monter tragten sikkert i et filter hætteglas med en gummi eller syntetisk gummi adapter for at tillade sugning gennem aspiratoren. Hæld og skraber krystallerne i tragten og sluk støvsugeren, så snart væsken forsvinder. Hæld lidt mere opløsningsmiddel ind i isens temperatur, da krystallerne er tilbage på papiret. Rengør opløsningsmiddelkrystallisationskolben ved istemperatur, tilsæt den til de vaskede krystaller, genindfør aspiratoren og sluk den så snart væsken er fjernet fra krystallerne. Gentag og skyl krystallerne så mange gange som nødvendigt. Lad støvsugeren stå på for at tørre krystallerne ved afslutningen af processen.
Vask med en pipette: Anvendes til en lille mængde krystaller, der skal vaskes. Indsæt en pipette med den firkantede spids i bunden af reagensrøret (den afrundede bund), og fjern væsken, efterlad de vaskede faste stoffer.
7
Tør det vaskede produkt. Endelig tørring for en lille mængde krystalliseret produkt kan gøres ved at klemme krystallerne mellem ark af filterpapir og lade dem tørre på urglaset.
tips
Hvis der anvendes for lidt opløsningsmiddel, kan krystallisation ske meget hurtigt, når opløsningen afkøles. Når dette sker, kan urenhederne sidde fast inde i krystallerne og banke procesens formål. På den anden side, hvis der anvendes for meget opløsningsmiddel, kan det ikke. Det er bedst at tilføje lidt mere opløsningsmiddel end mætning ved kogepunktet. At finde den rette balance kræver praksis.
Når du forsøger at finde det ideelle opløsningsmiddel ved forsøg og fejl, skal du starte med de laveste kogepunkter og være mere flygtige, fordi de kan fjernes lettere.
Hvis der er for meget opløsningsmiddel til stede i blandingen, så der dannes små krystaller på afkølingstidspunktet, fordampes nogle af opløsningsmidlet ved at genopvarme hætteglasset og gentage afkøling.
Måske er det vigtigste skridt at vente på langsomt afkøling af den varme opløsning og for at give krystallerne mulighed for at danne. Det er ekstremt vigtigt at være tålmodig og lade opløsningen afkøle uden at blive forstyrret.
Video: Food as Medicine: Preventing and Treating the Most Common Diseases with Diet
Nødvendige materialer
Organisk forbindelse til krystallisation
Et passende opløsningsmiddel
Prøvningsrør eller reaktionsbeholdere
Glasstang til omrøring
Træ applikator stang, eller porøse porcelæn kokende stik