TECNICHE DI PURIFICAZIONE Cristallizzazione

I composti organici solidi ottenuti nel corso delle reazioni non sono quasi mai puri, per cui è necessario adottare delle tecniche di purificazione in grado di liberare il prodotto desiderato dalle eventuali impurezze. Questa tecnica è vantaggiosa solo se le impurezze non superano il 5-10%. In caso contrario si preferisce usare altre tecniche quali la cromatografia, l’estrazione con solventi, la distillazione, ecc.

Principio base La cristallizzazione di solidi da solventi si basa sulla differente solubilità del prodotto da cristallizzare nel solvente o nella miscela di solventi a freddo e a caldo e sostanzialmente consiste in sei passaggi.

Fasi della cristallizzazione Scelta del solvente opportuno. Dissoluzione della sostanza da purificare nel solvente all’ebollizione. Filtrazione a caldo della soluzione per eliminare le impurezze insolubili. Raffreddamento della soluzione filtrata ed ottenimento dei cristalli. Separazione dei cristalli dalle acque madri. Lavaggio ed essiccamento dei cristalli.

Scelta del solvente Fra i solventi inorganici il più usato è l’acqua. In generale i solventi organici sono i più utilizzati in virtù della grande varietà di strutture. I solventi organici più usati sono l’alcol metilico ed etilico; altri solventi di largo impiego sono l’acetato di etile, il toluene e la ligroina. In molti casi si adoperano miscele di solventi miscibili. Es: ligroina / etile acetato; acqua/acetone; acqua/etanolo; acqua/metanolo.

Caratteristiche del solvente Il solvente deve essere inerte. La curva di solubilità della sostanza nel solvente deve salire rapidamente al salire della temperatura.

Caratteristiche del solvente Le impurezze presenti devono essere, rispetto alla sostanza da purificare, molto più o molto meno solubili nel solvente di cristallizzazione. Il solvente deve avere una volatilità intermedia (p.e. compreso tra 60° e 80°C). È preferibile che il p.e. del solvente sia inferiore al p.f. della sostanza.

Preparazione della soluzione a caldo nel solvente Si consulta la bibliografia. Si effettuano saggi in provetta su piccole quantità di prodotto cristallino. Si effettua la dissoluzione del solido in base ai dati raccolti.

Filtrazione a caldo della soluzione Operazione non necessaria nel caso in cui si ottenga una soluzione limpida. Si deve evitare che durante il processo di filtrazione si verifichi un raffreddamento della soluzione. Se la soluzione risultasse colorata e tale colorazione non fosse ascrivibile al prodotto da cristallizzare si utilizza il carbone animale.

Raffreddamento della soluzione Il raffreddamento deve essere effettuato lentamente, in modo da permettere la disposizione più regolare dei cristalli e da ridurre la possibilità che vengano inglobate impurezze all’interno dei cristalli stessi. Se la cristallizzazione presentasse delle difficoltà si introducono dei germi di cristallizzazione (cristalli di sostanza pura, microframmenti di vetro ottenuti sfregando le pareti del recipiente con una bacchetta di vetro a spigoli vivi). Il raffreddamento della soluzione può essere completato in frigo.

Separazione dei cristalli dalle acque madri Si opera una filtrazione a pressione ridotta con beute da vuoto ed imbuto di hirsch o buchner. La filtrazione sotto vuoto presenta inoltre il vantaggio che l’aspirazione favorisce un iniziale essiccamento del prodotto.

Apparecchio per filtrazione sotto vuoto Beuta da vuoto con imbuto buchner Pompa da vuoto

Lavaggio ed essiccamento dei cristalli Il prodotto viene lavato sul filtro utilizzando piccole porzioni del solvente di cristallizzazione. L’essiccamento può essere completato ponendo il solido cristallino su un pezzo di porcellana poroso o in un essiccatore o in stufa o in pompa da vuoto.