Подбор растворителя

Растворитель, пригодный для перекристаллизации какого-либо вещества, должен отвечать следующим требованиям:

а) вещество должно хорошо растворяться в нем при нагревании и сравнительно плохо - при комнатной или более низкой температуре;

б) примеси должны растворяться в этом растворителе или очень хорошо, или быть практически нерастворимы;

в) очищаемое вещество должно выпадать из растворителя в виде хорошо образованных кристаллов;

г) остатки растворителя должны легко удаляться с кристаллов очищаемого вещества, т.е. растворитель должен обладать сравнительно низкой температурой кипения.

Растворитель не должен реагировать с очищаемым веществом.

Если по перечисленным критериям подходит несколько растворителей, то окончательный выбор зависит от удобства в работе, меньшей огнеопасности и цены.

Например, следует по возможности избегать применения в качестве растворителя для перекристаллизации диэтилового эфира из-за его повышенной огнеопасности и способности, интенсивно испаряясь, “выползать” по стенкам сосуда. В результате этого происходит не перекристаллизация из насыщенного раствора, а обыкновенное его высыхание, в результате чего очищаемое вещество не отделяется от примесей.

Если нет данных о применимости того или иного растворителя для перекристаллизации полученного вещества, его подбирают опытным путем.

Приблизительно 0,1 г вещества помещают в небольшую пробирку и прибавляют к нему испытуемый растворитель капля за каплей (лучше это делать с помощью градуированной пипетки) при энергичном встряхивании содержимого пробирки. После добавления около 1 мл растворителя (20 капель), смесь нагревают до кипения, соблюдая предосторожность при работе с легко воспламеняющейся жидкостью.

Если вещество растворилось в 1 мл (или в меньшем объеме) растворителя на холоду или при слабом нагревании, такой растворитель непригоден для перекристаллизации данного соединения.

Если в 1 мл растворителя при кипячении вещество полностью не растворилось, добавляют еще 0,5 мл растворителя и снова нагревают до кипения. Так повторяют при необходимости несколько раз. Если вещество не растворяется в 3 мл кипящей жидкости, следует оставить этот растворитель как непригодный и перейти к испытанию другого.

После полного растворения вещества горячий раствор в пробирке охлаждают и наблюдают, происходит ли выпадение кристаллов. Иногда кристаллы не выпадают из-за образования пересыщенного раствора. В этом случае раствор размешивают стеклянной палочкой, потирая ее концом стенку пробирки ниже уровня жидкости. В результате на внутренней поверхности пробирки образуются микроскопические царапины, а в раствор попадают мельчайшие осколки стекла; и те, и другие служат отличными центрами кристаллизации.

Если вещество не выпадает даже при охлаждении раствора в смеси снега и соли, растворитель не годится для перекристаллизации.

Если кристаллизация при охлаждении происходит, то оценивают количество выпавших кристаллов. Таким способом испытывают несколько растворителей, пока не находят лучший из них.

В том случае, когда вещество очень хорошо растворимо в одном каком-то растворителе и почти нерастворимо в другом, для проведения перекристаллизации с успехом можно использовать смеси этих растворителей. Разумеется, для этой цели подходят только такие жидкости, которые полностью смешиваются друг с другом.

Очищенное вещество растворяют в кипящем “хорошем” растворителе и к кипящему раствору постепенно добавляют горячий “плохой” растворитель до появления слабой мути. Муть тотчас же уничтожают путем добавления небольшого количества первого растворителя и после этого смеси дают охладиться до комнатной температуры. Охлаждение сопровождается выпадением кристаллов. Обычно используют следующие пары: спирт + вода, спирт + бензол, бензол + петролейный эфир, ацетон + петролейный эфир, “ледяная” уксусная кислота + вода.

При выборе растворителя для перекристаллизации некоторую помощь могут оказать следующие обобщения:

1. Вещество лучше растворимо в таких растворителях, которые близки к нему по химическим и физическим характеристикам (“подоб­ное растворяется в подобном”).

2. По мере увеличения углеводородной цепи в гомологическом ряду какого-либо функционального производного (например, в ряду спиртов) соединения становятся по растворимости более и более подобны углеводородам.

3. Полярные соединения более растворимы в полярных растворителях и менее растворимы в неполярных.

Хотя эти правила иногда не соблюдаются, ничего лучшего пока не придумали.