Осаждение кристаллов из раствора

Для получения возможно более чистого продукта горячий насыщенный раствор, не содержащий способных адсорбироваться примесей и механических загрязнений, подвергают медленному охлаждению. Слишком быстрое охлаждение вредит очистке, поскольку приводит к образованию мелких кристаллов, которые обладают развитой поверхностью и в большей степени адсорбируют примеси. Поэтому не следует горячий раствор сразу охлаждать водопроводной водой. Напротив, стакан или колбу, где происходит кристаллизация, изолируют ватой или помещают в горячую водяную баню и остужают постепенно. Только после того, как температура раствора достигнет комнатной, его охлаждают холодной проточной водой. Более глубокого охлаждения с применением охлаждающих смесей следует избегать ввиду возможного выпадения примесей.

Охлаждение раствора в спокойном состоянии, без перемешивания, приводит к образованию более крупных кристаллов. Однако многие кристаллы при спокойной кристаллизации склонны выделяться главным образом на стенках и дне кристаллизатора, образуя сростки (друзы). Такие сросшиеся кристаллы, как правило, содержат трудно отмываемые включения маточного раствора, и продукт в результате оказывается менее чистым. По этой причине следует стремиться получить не более крупные, а правильно оформленные и однородные кристаллы среднего размера.

Наиболее благоприятные условия для правильного роста кристаллов возникают при постоянном перемешивании содержимого кристаллизатора при условии его медленного охлаждения. Перемешивание в большинстве случаев способствует получению более чистого продукта. Предпочтительнее применение пропеллерных мешалок с относительно большой площадью лопастей. Интенсивность перемешивания должна быть достаточной, чтобы кристаллы находились во взвешенном состоянии и омывались раствором, но не настолько высокой, чтобы вызывать истирание и разрушение кристаллов.

Следует иметь в виду, что кристаллизация —длительный процесс, поэтому после полного охлаждения раствора перемешивание продолжают не менее 30—40 мин и лишь затем отфильтровывают образовавшиеся кристаллы.

Особой тщательности требует работа с веществами, склонными образовывать пересыщенные растворы. При охлаждении растворов таких веществ кристаллы долго не выделяются главным образом вследствие отсутствия центров кристаллизации. Последующее выделение продукта из сильно пересыщенного раствора происходит слишком быстро, что создает неблагоприятные условия для правильного роста кристаллов. Некоторые соединения в отсутствие центров кристаллизации склонны выделяться из растворов в виде масла. Очистки вещества при этом, как правило, не происходит, даже если масло при дальнейшем понижении температуры затвердевает. Правильное проведение процесса в этих случаях может быть обеспечено путем стимулирования кристаллизации.

Один из способов стимулирования кристаллизации — «введение затравки», т. е. внесение в охлаждаемый насыщенный раствор нескольких чистых кристаллов подвергаемого перекристаллизации вещества. Такие кристаллы иногда удается получить, испарив на часовом стекле несколько капель данного раствора. Кристаллизацию вызывает также интенсивное потирание стеклянной палочкой о внутренние стенки кристаллизатора. До начала кристаллизации сосуд тщательно изолируют, чтобы не допустить преждевременного охлаждения раствора.

После окончания кристаллизации выпавший продукт отфильтровывают на воронке Бюхнера с отсасыванием. Кристаллы тщательно промывают на фильтре небольшими порциями холодного чистого растворителя, не смешивая промывную жидкость с маточным раствором. Назначение промывки не только в отделении маточного раствора, но и в удалении адсорбированных на поверхности кристаллов примесей.

Маточный раствор выбрасывать не следует: из него часто удается выделить дополнительную порцию кристаллов. С этой целью либо применяют более сильное охлаждение, либо упаривают часть растворителя и повторяют кристаллизацию. Упаривание проводят на установке для перегонки жидкостей под вакуумом или на ротационном испарителе. Дополнительно выделившиеся кристаллы, как правило, менее чистые; их не следует смешивать с основными продуктами.

Выделенный кристаллический продукт после фильтрования и промывки подвергают сушке.

К оглавлению

 

 

см. также