Фізичні властивості деяких розчинників

Розчинник і його кількість можна підбирати за даними розчинності з'єднань, що приводяться в таблицях довідників або в спеціальній літературі. При відсутності літературних даних розчинник і його кількість підбирають дослідним шляхом. Для етого малу кількість добре розтертого речовини (близько 0,1 г) поміщають у пробірку, додають 1 мл розчинника, нагрівають і спостерігають за розчиненням і кристалізацією по охолодженні.

Найчастіше досліджують розчинність речовини, дотримуючись наступну послідовність розчинників: вода, метиловий або етіловий спирт, оцтова кислота або етілацетат, хлороформ або чотирихлористий вуглець, бензол і, нарешті,-петролейний Ефір чи нафта. Якщо речовина не розчиниться в етіх розчинниках, випробовують його розчинність в діоксані, піридині, нітробензол, ацетоні і ефірі. Після того як буде знайдений відповідний розчинник, пробірку нагрівають до кипіння рідини. Якщо речовина повністю не розчиниться, додають невелику кількість (0,5 мл) розчинника, нагрівають до кипіння і в разі необхідності всю операцію повторюють знову. Після розчинення речовини розчин охолоджують, щоб визвана кристалізацію. У разі, якщо забруднення погано розчиняються у вибраному розчиннику, після додавання 1 мл розчинника розчин фільтрують гарячим і далі перевіряють розчинність осаду, обробляючи його новими порціямі чистого розчинника.

Якщо досліджувана речовина добре розчиняється в даному розчиннику і не кристалізується, з нього навіть при виморожування, а в іншому розчиннику розчиняється погано, слід провести пробну кристалізацію з суміші етіх розчинників. З етой метою до гарячого розчину даної речовини в першому розчиннику по краплях додають другий розчинник (погано розчиняє дана речовина) до тих пір, поки не утворюється стійке помутніння. Етот розчин нагрівають до отримання прозорого розчину і залишають для кристалізації. Змішувати між собою можна тільки взаємно-розчинні розчинники.

Підібравши таким шляхом розчинник, приступають до перекристалізації всієї кількості очищуваного речовини.

Розчинення. Зважена кількість сирого (неочищеного) продукту поміщають в круглодонную або конічну колбу, забезпечену зворотним холодильником. У колбу кладуть шматочки пористого порцеляни або дліннне капіляри, що досягають запаяним кінцем до середини горлішка колби. Після етого в колбу вливають необхідна кількість розчинника і суміш нагрівають до кипіння. Якщо речовина повністю не розчиниться, через холодильник додають додаткову порцію розчинника. Киплячий розчин повинен бути прозорим. Якщо при додавань додаткових порцій розчинника кількість нерастворившаяся речовини не зменшується, його слід відфільтрувати.

Попереднє видалення забруднень. Іноді твердий неочищений продукт реакції містить забарвлені забруднення або домішки смолистих продуктів полімеризації або продуктів термічного розкладання. Такі забруднення важко відокремлюються кристалізацією, і одержувані кристали часто містять адсорбовані забарвлені домішки.

У подібних випадках в процесі кристалізації розчин даного з'єднання кип'ятять з речовиною, адсорбуючим забруднення. Для етой мети найчастіше застосовують кістяний або деревний активоване вугілля.

Адсорбційна здатність активованого вугілля залежить від багатьох факторів і в значній мірі-від роду застосовуваного розчинника. Найкраще знебарвлюються водні розчини. Адсорбційна здатність вугілля убуває в наступному ряду розчинників: вода, етіловий спирт, метиловий спирт, оцтова кислота, ацетон, хлороформ. Щоб уникнути адсорбції основного продукту, не слід брати занадто багато вугілля. Зазвичай його додають в кількості 1-2% від кількості очищуваного продукту.

Після розчинення речовини до розчину додають вугілля (щоб уникнути закипання розчину вугілля не можна додавати до дуже гарячого розчину) і суміш кип'ятять із зворотним холодильником 5-10 хвилин. Гарячий розчин фільтрують по одному з описаних нижче методів і прозорий фільтрат залишають для кристалізації.

Крім вугілля, для адсорбції часто застосовують силікагель, оксид алюмінію, кізельгур, крейда, тальк та інші адсорбенти.

Фільтрування гарячого розчину. При фільтруванні гарячого насиченого розчину необхідно процесе проводити можливо швидше, чтобиі запобігти втратам речовини за рахунок його кристалізації на фільтрі або в трубці воронки.

Рис-99. Обігрівач воронки для гарячого фільтрування.

Рис. 98. Змійовик для обігріву хімічної воронки.

Для етой мети звичайну або бистро фільтруючу воронку поміщають в нагрівач. Таким нагрівачем може служити спіраль з мідної трубки, через яку пропускається гаряча вода (рис. 98), або мідна або жерстяна воронка з подвійними стінками (рис. 99). Порожнину між стінками таксі воронки спочатку заповнюють водою, вставляють в неї скляну воронку із складчастим фільтром, потім бічний відросток воронки, також заповнений водою, нагрівають полум'ям пальника до початку кипіння води. Після цього вимикають пальник, змочують Фільтр чистим розчинником і фільтрують гарячий розчин звичайним чином,

Виділення кристалів з розчину. Забруднення, що містяться в розчині, завжди адсорбуються на поверхні кристалів. У великих кристалів відношення поверхні до об'єму значно менше, ніж у дрібних кристалів, тому дрібнокристалічні речовини, у яких загальна поверхня кристалів, здатних адсорбувати забруднення, більше, ніж у великокристалічних речовин, завжди більш забруднені.

Для утворення великих кристалів речовини гарячий розчин потрібно охолоджувати повільно. Швидке зниження температури викликає раптове перенасичення розчину і веде до утворення дрібно кристалічного або навіть аморфного осаду, Деякі речовини важко кристалізуються навіть при охолодженні розчину. Це явище найчастіше пов'язане з дуже повільним зростанням кристалів або дуже повільним утворенням так званих центрів кристалізації. У першому випадку кристалізація завжди триває дуже довго. Якщо ж у рас творити погано утворюються центри кристалізації, кристалізацію можна прискорити, потираючи об стінки судини скляною паличкою або вносячи в переохолоджений розчин у вигляді заправки кілька кристаликів чистого речовини. Якщо чистої речовини в лабораторії немає, невелика кількість його, достатню для заправки, можна отримати шляхом бістро випаровування декількох крапель розчину на годинному склі.

Відділення кристалів. Викристалізувалися речовина відділяють від маткового розчину шляхом відсмоктування під зменшенним тиском. Після відсмоктування вакуум відключають, кристали заливають невеликою кількістю чистого розчинника, перемішують скляною паличкою, знову включають вакуум і відсмоктують розчин. Найчастіше достатньо двох-або триразової промивки кристалів невеликою кількістю холодного розчинника, або навіть одноразової, якщо речовина легко розчинні. Після відсмоктування та промивання осад віджимають на воронці шпателем або широкої скляною пробкою для більш ретельного відділенні фільтрату, а потім переносять в кристалізатор або на фільтрувальний папір.

Рис. 100. Прибор для висушування кристалів.

Сушка кристалів. Найбільш пробачимо методом сушіння є сушка негігроскопічних низко плавких речовин на повітрі. Однак кращим і більш часто застосовуваним методом є поступова сушка речовини у звичайних ексикаторах або вакуум - ексикаторах з наповнювачем, який по Своїм властивостям повинен відповідати природі розчинника і висушуваного речовини (хлористий кальцій, концентрована сірчана кислота, силікагель, їдкий натр, п'ятиокис фосфору і парафін). Високо плавкі речовини можна сушити безпосередньо на воронці Бюхнера. Для цього останню накривають лійкою з тугоплавкого скла, трубку якої нагрівають полум'ям пальника, і таким чином через осад пропускають потік нагрітого повітря (мал. 100).

Речовини, стійкі до дії повітря і температури, можна сушити в сушильній шафі. Температура шафи повинна бути на 20-500 нижче температури плавлення даної речовини.

Кристалізація низко плавких речовин

З гарячого розчину речовини з низькою температурою плавлення часто виділяються у вигляді масла, яке твердне лише при тривалому охолодженні, часто адсорбіруя при цьому початкові забруднення. Для того щоб така речовина Закристалізований, розчин повинен бити пересиченим при температурі нижче температури плавлення даної речовини під його розчином. Якщо ж розчин стає пересиченим при температурі вище температури плавлення даної речовини під його розчином, воно виділяє в рідкому вигляді («масло»).

У такому випадку розчин розбавляють чистимо розчинником, нагрівають до розчинення масла і знову охолоджують. Цю операцію слід повторювати кілька разів, так як температура плавлення сполук під їх розчинами зазвичай невідомі. Тому умови кристалізації звичайно в кожному разі підбирають опитнім шляхом.

Кристалізація з змішаних розчинників ведеться за способом, описаному вище (стор. 103). Найчастіше розчинники застосовують у таких поєднаннях (перший розчиняє речовину, а другий служить для його висаджування):

Ацетон—вода

Ацетон—бензол

Ацетон—хлороформ

Ацетон—петролейний ефір

Спирт—вода

Спирт—ефір

Спирт—хлороформ

Бензол—спирт

Бензол—піридин

Бензол—хлороформ

Хлороформ—ефір

Хлороформ—уксусна кислота

уксусная кислота—вода

Піридин—вода

Ди оксан—вода