Приведення кристалізації
При охолодженні гарячого насиченого розчину з нього виділяється розчинена речовина, і чим нижче температура, до якої розчин охолоджують, тим більша кількість кристалів випадає в осад.
Рідина, яку після цього можна відокремити від осаду фільтруванням (так званий матковий розчин), буде все ж таки насиченим при даній температурі розчином, з якого можна додатково виділити деяку кількість розчиненої речовини або при більш сильному охолодженні, або шляхом упарювання, тобто видаляючи деяку частину розчинника.
Якщо в розчині знаходиться не одна, а кілька різних речовин, то вони можуть бути розділені так званою дробовою кристалізацією. Можливість такого поділу пояснюється неоднаковою розчинністю речовин за різних температур. При певній температурі розчин буде насиченим щодо одного і ненасиченим щодо іншої речовини. Природно, що коли перша речовина стане при охолодженні випадати в осад, друга ще буде повністю перебувати в розчині.
Зазначені міркування покладено основою методу очищення кристалічних речовин шляхом кристалізації.
ПРОВЕДЕННЯ КРИСТАЛІЗАЦІЇ
Щоб перекристалізувати якусь речовину, її розчиняють у відповідному розчиннику, нагрітому до кипіння, намагаючись отримати концентрований або навіть насичений при даній температурі розчин. Якщо розчин містить якісь механічні домішки або каламут, його відфільтровують через вирву для гарячого фільтрування (див. вище), причому приймачем може служити кристалізатор, фарфорова чашка, конічна колба або склянка. Якщо ж отриманий розчин зовсім прозорий і не містить механічних домішок, фільтрування зайвенавіть шкідливо, так як воно неминуче пов'язане зі втратою деякої кількості речовини, що кристалізується.
Приперекристалізації намагаються отримати речовину в кристалах деякого середнього розміру (не дуже великих і не дуже дрібних). Великі кристали зазвичай «отримають включення маткового розчину з домішками, що знаходяться в ньому, в результаті чого перекристалізована речовина виявляється забрудненою. Навпаки, дуже дрібні кристали, будучи вільними від цих включень, утворюють густу кашку; між окремими кристалами останньої дуже міцно утримується маточний розчин, відмити який повністю без великої втрати речовини не вдається. Крім того, встановити кристалічну структуру дуже дрібних кристалів важко (навіть під мікроскопом), а це позбавляє дослідника можливості використовувати один із важливих критеріїв чистоти речовини – його кристалічну етруктуру та однорідність утворених кристалів. Загалом можна рекомендувати отримувати кристали таких розмірів, щоб їх структура була ясно видно при збільшенні в 50-100 разів. Величина окремих кристалів, що виділяються при перекристалізації, залежить від швидкості охолодження розчину. Якщо розчин охолоджується повільно, то кристали, що утворюються поступово, ростуть і можуть досягти іноді дуже великих розмірів і, навпаки, при швидкому охолодженні утворюються дрібні кристали.
Для швидкого охолодження розчину при кристалізації кристалізатор (або інший приймач) поміщають в холодну воду, сніг або лід. Якщо при швидкому охолодженні кристали все ж таки не виділяються, утворення їх можна викликати, втративши скляною паличкою зсередини об стінку судини або внісши незначну кількість речовини в охолоджений розчин. В останньому елучаі буває досить кристаліка величиною з порошинку.
Якщо при кристалізації утворилися дуже дрібні кристали, їх знову розчиняють при нагріванні і посудину, в якій проводилося розчинення, відразу ж обгортають рушником, накривають годинниковим склом (опуклою стороною назовні) і залишають стояти в спокої.
Речовину, що випала при кристалізації, відокремлюють від маткового розчину шляхом фільтрування під вакуумом; ретельно віджимають на вирві плоскою стороною скляної пробки та промивають невеликою кількістю чистого холодного розчинника. Матковий розчин упарюють до половини і знову виділяють нову порцію речовини, як описано вище.
Відфільтровані кристали висипають на фільтрувальний папір, рівномірно розподіляють по ньому, зверху закривають іншим листом фільтрувального паперу і сушать на повітрі. Якщо речовина не втрачає кристалізаційної води (перекристалізація з води), її можна сушити в ексикаторі. Речовини, що розпливаються на повітрі, швидко віджимають на пористій глиняній тарілці перекладають у банку з притертою пробкою.
Коли перекристалізації ведуть не з води, а з якогось органічного розчинника, наприклад спирту або бензолу, необхідно вживати заходів, щоб при нагріванні та фільтруванні розчину не виникла пожежа.
Важким завданням при кристалізації є визначення необхідного обсягу розчинника. Як зазначалося, бажано отримати найбільш концентрований гарячий розчин. Якщо розчинність кристалізується при різних температурах відома, завдання спрощується, так як потрібну кількість розчинника можна підрахувати. Якщо ж, що є частішим випадком, розчинність речовини невідома, надходять у такий спосіб.
До колби відповідного розміру підбирають пробку, в яку вставляють скляну трубку завдовжкименше 75 см. Ця трубка є холодильником.
Потрібно звернути увагу на спосіб нагрівання при розчиненні колби. Закривши колбу пробкою з холодильною трубкою, нагрівають колбу на водяній або іншій бані (залежно від температури кипіння розчинника), гасять пальник до початку кипіння розчинника. Нагрівання продовжують протягом декількох хвилин, після чого дивляться (як зазначено вище), чи достатньо взято розчинника. Так чинять при кожному новому нагріванні. Коли в колбу введена вся кількість речовини і взятий потрібний об'єм розчинника, гарячий розчин у разі необхідності швидко фільтрують через вирву для гарячого фільтрування (пальник погашений) кристалізатор або склянку.
При охолодженні розчину та випаданні кристалів їх відфільтровують, віджимають або сушать.
Для більш ретельного очищення перекристалізації доводиться проводити кілька разів. Слід зазначити, що з кожною новою перекристалізацією кількість речовини зменшуватиметься, оскільки втрати при кристалізації неминучі, хоч би як ретельно вона велася.
Коли перекристалізації ведуть з будь-якого органічного розчинника, проводять упарювання розчину .
Після фільтрування гарячого розчину фільтр промити невеликою кількістю чистого нагрітого розчинника. Таким чином вдається зменшити втрати речовини, що кристалізується.