Rekrystalizace (chemie) - Recrystallization (chemistry)
 | tento článek potřebuje další citace pro ověření. (Říjen 2009) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony) |
v chemie, rekrystalizace je technika používaná k čištění chemikálií. Rozpuštěním jak nečistot, tak sloučeniny ve vhodném rozpouštědle, lze z roztoku odstranit buď požadovanou sloučeninu, nebo nečistoty, přičemž druhou ponecháme za sebou. Je pojmenován pro krystaly často se tvoří, když se sloučenina vysráží. Alternativně, rekrystalizace může odkazovat na přirozený růst větších led krystaly na úkor menších.
Chemie
v chemie, rekrystalizace[1] je postup čištění sloučeniny. Nejtypičtější situací je, že požadovaná „sloučenina A“ je kontaminována malým množstvím „nečistoty B“. Je možné se pokusit o různé způsoby čištění (viz Proces oddělování ), přičemž jednou z nich je rekrystalizace. Lze použít také různé rekrystalizační techniky, jako například:
Rekrystalizace s jedním rozpouštědlem
Typicky se směs „sloučeniny A“ a „nečistoty B“ rozpustí v nejmenším množství horkého rozpouštědla, aby se směs úplně rozpustila, čímž se vytvoří nasycený roztok. Roztok se potom nechá vychladnout. Jak roztok ochlazuje rozpustnost sloučenin v kapkách roztoku. To má za následek vypadávání (rekrystalizace) požadované sloučeniny z roztoku. Čím pomalejší je rychlost ochlazování, tím větší jsou krystaly.
V ideální situaci produkt rozpustnosti nečistoty, B, není překročen za žádné teploty. V takovém případě budou pevné krystaly sestávat z čistého A a veškerá nečistota zůstane v roztoku. Pevné krystaly se jímají filtrace a filtrovat je zahozeno. Pokud je produkt rozpustnosti nečistoty překročen, část nečistoty se spolu vysráží. Avšak vzhledem k relativně nízké koncentraci nečistoty bude její koncentrace ve vysrážených krystalech nižší než její koncentrace v původní pevné látce. Opakovaná rekrystalizace povede k ještě čistší krystalické sraženině. Čistota se kontroluje po každé rekrystalizaci měřením teploty tání, protože nečistoty snížit teplotu tání. NMR spektroskopie lze také použít ke kontrole úrovně nečistot. Opakovaná rekrystalizace vede k určité ztrátě materiálu kvůli nenulové rozpustnosti sloučeniny A.
Proces krystalizace vyžaduje iniciační krok, jako je přidání "očkovacího" krystalu. V laboratoři může nepatrný fragment skla vyrobený poškrábáním strany skleněné rekrystalizační nádoby poskytnout jádro, na kterém mohou růst krystaly. Úspěšná rekrystalizace závisí na nalezení správného rozpouštědla. To je obvykle kombinace predikce / zkušenosti a pokusu / omylu. Sloučeniny musí být rozpustnější při vyšší teplotě než při nižších teplotách. Jakákoli nerozpustná nečistota se odstraní technikou horká filtrace.
Rekrystalizace z více rozpouštědel
Tato metoda je stejná jako výše, ale kde se používají dvě (nebo více) rozpouštědel. To závisí na tom, že jak „sloučenina A“, tak „nečistota B“ jsou rozpustné v prvním rozpouštědle. Pomalu se přidává druhé rozpouštědlo. Buď „sloučenina A“ nebo „nečistota B“ bude nerozpustná v tomto rozpouštědle a vysráží se, zatímco druhá složka „sloučenina A“ / „nečistota B“ zůstane v roztoku. Podíl prvního a druhého rozpouštědla je tedy kritický. Typicky se druhé rozpouštědlo přidává pomalu, dokud jedna ze sloučenin nezačne krystalizovat z roztoku, a poté se roztok ochladí. U této techniky není ohřev nutný, ale lze jej použít.
Opak této metody lze použít tam, kde směs rozpouštědel rozpouští jak A, tak B. Jedno z rozpouštědel se poté odstraní destilací nebo aplikovaným vakuem. To má za následek změnu v podílech rozpouštědla, což způsobí srážení buď „sloučeniny A“, nebo „nečistoty B“.
Horká filtrace - rekrystalizace
Horká filtrace[2] lze použít k oddělení „sloučeniny A“ jak od „nečistoty B“, tak od „nerozpustné látky C“. Tato technika obvykle používá systém s jedním rozpouštědlem, jak je popsáno výše. Když jsou jak „sloučenina A", tak „nečistota B" rozpuštěny v minimálním množství horkého rozpouštědla, roztok je filtrován, aby se odstranila „nerozpustná látka C". Touto látkou může být cokoli, od třetí nečistoty po úlomky rozbitého skla. Pro úspěšný postup je třeba zajistit, aby filtrační zařízení bylo horké, aby se během filtrace zastavily krystalizace rozpuštěných sloučenin z roztoku, čímž se vytvoří krystaly na filtračním papíru nebo nálevce.
Jedním ze způsobů, jak toho dosáhnout, je ohřát kónickou baňku obsahující malé množství čistého rozpouštědla na horké desce. Na ústech je položena filtrační nálevka a horké páry rozpouštědel udržují stonek v teple. Lze použít také nálevky s pláštěm. Filtrační papír je s výhodou skládaný, spíše než přeložený na čtvrtinu; to umožňuje rychlejší filtraci, a tedy menší příležitost pro požadovanou sloučeninu ochladit a krystalizovat z roztoku.
Často je jednodušší provádět filtraci a rekrystalizaci ve dvou nezávislých a samostatných krocích. To znamená rozpuštění „sloučeniny A“ a „nečistoty B“ ve vhodném rozpouštědle při teplotě místnosti, filtrování (k odstranění nerozpustné sloučeniny / skla), odstranění rozpouštědla a následné rekrystalizace za použití kteréhokoli z výše uvedených způsobů.
Setí
Krystalizace vyžaduje iniciační krok. To může být spontánní nebo může být provedeno přidáním malého množství čisté sloučeniny (a očkovací krystal )[1] k nasycenému roztoku, nebo to lze provést jednoduchým poškrábáním povrchu skla, aby se vytvořil očkovací povrch růst krystalů. Předpokládá se, že i prachové částice mohou fungovat jako jednoduchá semena.
Jednoduché dokonalé krystaly (pro rentgenovou analýzu)
Pěstování krystalů pro Rentgenová krystalografie může být docela obtížné. Pro rentgenovou analýzu jsou zapotřebí jednoduché krystaly. Typicky se používá malé množství (5–100 mg) čisté sloučeniny a krystaly se nechají růst velmi pomalu. K pěstování těchto dokonalých krystalů lze použít několik technik:
- Pomalé odpařování jednoho rozpouštědla - sloučenina se obvykle rozpustí ve vhodném rozpouštědle a rozpouštědlo se nechá pomalu odpařit. Jakmile je roztok nasycený, mohou se tvořit krystaly.
- Pomalé odpařování vícerozpouštědlového systému - stejné jako výše, ale jak se mění složení rozpouštědla v důsledku odpařování těkavějšího rozpouštědla. Sloučenina je rozpustnější v těkavém rozpouštědle, a tak se sloučenina stává stále více nerozpustnou v roztoku a krystalizuje.
- Pomalá difúze - podobně jako výše. Avšak druhé rozpouštědlo se nechá odpařit z jedné nádoby do nádoby, která obsahuje roztok sloučeniny (difúze plynu). Jak se mění složení rozpouštědla v důsledku nárůstu rozpouštědla, které difundovalo do roztoku, sloučenina se stává v roztoku stále více nerozpustnou a krystalizuje.
- Rozhraní / pomalé míchání (často prováděno v NMR trubice ). Podobně jako výše, ale místo toho, aby jedno rozpouštědlo difundovalo do druhého, obě rozpouštědla se mísí (difundují) difúzí kapalina-kapalina. Typicky je druhé rozpouštědlo opatrně „navrstveno“ na horní část roztoku obsahujícího sloučeninu. Postupem času se oba roztoky promíchají. Jak se složení rozpouštědla mění v důsledku difúze, sloučenina se stává stále více nerozpustnou v roztoku a krystalizuje, obvykle na rozhraní. Kromě toho je lepší použít hustší rozpouštědlo jako spodní vrstvu a / nebo horkější rozpouštědlo jako horní vrstvu, protože to má za následek pomalejší míchání rozpouštědel.
- K provedení výše uvedeného lze použít speciální zařízení ve tvaru písmene „H“, kde jedna ze svislé čáry „H“ je trubice obsahující roztok sloučeniny a druhá svislá čára „H“ je trubka obsahující rozpouštědlo, ve kterém sloučenina není rozpustná, a vodorovná čára „H“ je trubka, která spojuje dvě vertikální trubice, která má také jemný skleněný sintr, který omezuje míchání obou rozpouštědel.
- Jakmile jsou získány jednotlivé dokonalé krystaly, doporučuje se, aby byly krystaly uchovávány v uzavřené nádobě s trochou krystalizační kapaliny, aby se zabránilo „vysychání“ krystalů. Jednotlivé dokonalé krystaly mohou obsahovat rozpouštědla krystalizace v krystalová mříž. Ztráta tohoto vnitřního rozpouštědla z krystalů může mít za následek rozpad krystalové mřížky a přeměnu krystalů na prášek.
Led
Pro led, rekrystalizace označuje růst větších krystalů na úkor menších. Nějaké biologické nemrznoucí proteiny Bylo prokázáno, že tento proces inhibuje a účinek může být relevantní u organismů tolerantních vůči mrazu.[3]
Viz také
- Craigova trubice, zařízení pro rekrystalizaci v malém měřítku
- Krystalická struktura
- Krystalizace a technické aspekty
- Frakční krystalizace (chemie)
- Laserem vyhřívaný podstavec
- Očkovací krystal
- Monokrystal
Reference
- ^ A b Laurence M. Harwood, Christopher J. Moody (1989). Experimentální organická chemie: Principy a praxe. Oxford: Blackwell Scientific Publications. str.127–132. ISBN 0-632-02017-2.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
- ^ Laurence M. Harwood, Christopher J. Moody (1989). Experimentální organická chemie: Principy a praxe. Oxford: Blackwell Scientific Publications. str.74. ISBN 0-632-02017-2.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
- ^ Kumar Verma, Ashok (2014). „Rekrystalizace ledu“.
Referenční knihy
- Laurence M. Harwood; Christopher J. Moody; Jonathan M. Percy (1999). Experimentální organická chemie: standard a mikroškálování. ISBN 9780632048199.
- John Leonard; B. Lygo; Garry Procter (2. června 1994). Pokročilá praktická organická chemie. ISBN 9780748740710.
