Oczyszczanie związków

Oczyszczanie związków - krystalizacja

wykorzystanie różnicy rozpuszczalności związków i zanieczyszczeń w odpowiednio dobranym rozpuszczalniku lub mieszaninie rozpuszczalników

Etapy krystalizacji:

rozpuszczalniku

nierozpuszczonych, zanieczyszczeń mechanicznych, substancji odbarwiających

zbadanie czystości oczyszczonego związku

nie może reagować z oczyszczanym związkiem

Oczyszczanie związków – krystalizacja

Dobór rozpuszczalnika

związki organiczne rozpuszczają się najlepiej w rozpuszczalnikach

o takich samych lub podobnych właściwościach chemicznych

i fizycznych

-rozpuszczalność związku w miarę przesuwania się w szeregu

homologicznym zbliża się coraz bardziej do rozpuszczalności węglowodoru, z którego dany związek można wyprowadzić

-związki o charakterze polarnym rozpuszczają się lepiej

w rozpuszczalniku polarnym, niepolarne - w niepolarnym (podobne rozpuszcza się w podobnym)

-możliwość wykorzystania dwóch rozpuszczalników: bardzo dobrze

rozpuszczającego dany związek (do rozpuszczenia) oraz bardzo słabo rozpuszczającego danych związek (dodawany później - zmętnienie - dodatek pierwszego rozpuszczalnika w celu rozpuszczenia - pozostawienie do krystalizacji), np. alkohol i woda, alkohol i aceton, toluen i eter naftowy, aceton i eter naftowy, eter i eter naftowy

Cechy dobrego rozpuszczalnika

- duża zdolność rozpuszczania krystalizowanej substancji

na gorąco, a mała na zimno

- zdolność rozpuszczania zanieczyszczeń: albo bardzo

dobrze, albo w bardzo małym stopniu

- sprzyjanie powstawaniu czystych kryształów

- łatwy do usunięcia

- łatwo dostępny (tani) oraz w miarę możliwości jak najmniej

toksyczny i niepalny

nie może reagować z oczyszczanym związkiem

Oczyszczanie związków - sublimacja

Wykorzystanie dwóch następujących po sobie przemian fazowych:

(1) sublimacji, (2) resublimacji

(1) stały związek w wyniku ogrzewania przechodzi bezpośrednio w stan

ga zowy (z pominięciem stanu ciekłego), pary związku ulegają skondensowaniu pod wpływem oziębienia , bezpośrednio do czystego związku stałego

Liofilizacja - usunięcie wody z preparatów wrażliwych na ogrzewanie: najpierw zamrożenie preparatu (suszonego) <-40°C, wytworzenie próżni, sublimacja wody (ciepło do sublimacji dostarczane w sposób kontrolowany), usuwanie (wymrażanie) powstałej pary wodnej Preparaty liofilizowane: duża powierzchnia — dobra rozpuszczalność, często - silnie higroskopijne

Chromatografia

Metoda rozdziału mieszanin substancji na poszczególne składniki wykorzystująca

różnice w zachowaniu się tych składników w układzie dwóch faz: fazy nieruchomej (stacjonarnej) oraz fazy ruchomej

Faza stacjonarna - ciało stałe lub ciecz w postaci cienkiej warstwy osadzona (naniesiona) na powierzchni obojętnego nośnika

Faza ruchoma - do transportu mieszaniny rozdzielanych substancji: ciecz lub gaz

Podział w zależności od mechanizmu rozdziału:

- chr. adsorpcyjna

- rozdzielcza –jonowymienna

- żelowa

Chromatografia adsorpcyjna

- Wykorzystanie niejednakowej zdolności składników

mieszaniny substancji organicznych do adsorpcji fizycznej lub chemicznej na powierzchni ciała stałego

- adsorbent (w kolumnie lub na płytce) - faza stacjonarna:

najczęściej Al203, żel krzemionkowy;

rzadziej węgiel aktywny, krzemiany naturalne lub

syntetyczne,

niekiedy adsorbentu organiczne: sacharoza, skrobia, celuloza, polimery

- faza ruchoma - rozpuszczalniki polarne lub niepolarne,

także gaz (H2, N2, Ar)

Chromatografia adsorpcyjna

Wymagania wobec absorbentów

- niereagowanie z substancjami rozdzielanymi

- jak największa powierzchnia czynna

- nie mogą absorbować nieodwracalnie

- zróżnicowana selektywność i aktywność adsorpcji

w odniesieniu do rozdzielanych substancji

- jasna barwa

Podział absorbentów ze względu na polarność

- polarne (np. żel krzemionkowy, Al203)

- słabo polarne (np. MgO, CaC03)

niepolarne (np. węgiel aktywny, celuloza, skrobia, talk)

Chromatografia adsorpcyjna

Wymagania wobec eluentów

- dobry rozpuszczalnik dla składników rozdzielanej mieszaniny

- powinien być adsorbowany przez adsorbent -• zdolność

rugowania substancji zaadsorbowanych

- lotny - ułatwienie rozdzielenia od substancji w nim rozpuszczonej

- nie powinien reagować ani z adsorbentem, ani z substancją

adsorbowaną

Podział rozpuszczalników: polarne, niepolarne

Zdolność eluowania zaadsorbowanych substancji - zależy od polarności tych substancji i od adsorbenta

Chromatografia rozdzielcza (podziałowa)

Rozdział składników mieszaniny w wyniku ciągłego procesu ekstrakcji pomiędzy dwoma fazami, wykorzystuje się różnicę współczynników podziału Nernsta cA/cB = K = const

- układ faz: 2 ciecze (lub ciecz i gaz)

- jedna ciecz (naniesiona na odpowiedni nośnik) - faza

stacjonarna, druga ciecz (lub gaz) - faza ruchoma

- faza stacjonarna (np. olej silikonowy, olej parafinowy) -

osadzona na obojętnym nośniku (adsorpcja składników mieszaniny na nośniku jak najmniejsza) przykłady nośników: żel krzemionkowy, ziemia okrzemkowa, celuloza, skrobia ziemniaczana

Chromatografia jonowymienna

- Różna zdolność składników rozdzielanej mieszaniny do wymiany jonów z wymieniaczem jonowym (stanowi fazę stacjonarną

- wymieniacze jonowe: najczęściej syntetyczne żywice - jonity, rzadziej zeolity

- faza ruchoma: woda lub roztwór elektrolitu

- służy do rozdziału kationów na kationitach i anionów na

anionitach

Chromatografia żelowa (sitowa, sączenie molekularne)

• Różnice w zdolności substancji do dyfundowania do żelu wynikające z wielkości - rozdział zachodzi na skutek różnicy mas cząsteczkowych rozdzielanych związków

- stosowana jest do rozdziału białek różniących się masą cząsteczkową

lub do oddzielania białek od składników niskocząsteczkowych np. sole (odsalanie)

Teoria filtracji żelowej

- cząsteczki o określonych rozmiarach dyfundują w głąb

ziaren żelu tylko na określoną głębokość

- większe cząsteczki są eluowane wcześniej niż mniejsze

(cząsteczki o najmniejszej m. cz. mają do pokonania najdłuższą drogę i dlatego wypływają najpóźniej z kolumny)

- faza nieruchoma - ziarna o średnicy około 0,1 mm, o zdefiniowanej wielkości porów,

zbudowane z nierozpuszczalnego polimeru (typu: dekstran, agaroza) lub poliakrylamidu

- faza ruchoma - rozpuszczalnik przemieszczający się pomiędzy ziarnami żelu Czas retencji - małe cząstki > duże cząstki

czas retencji nie zależy od budowy chemicznej, wyłącznie od ich objętości hydrodynamiczne

Destylacja prosta

- stosowana w celu rozdzielenia substancji organicznych o niezbyt wysokich temperaturach wrzenia <200°C i dostatecznej trwałości chemicznej od substancji nielotnych

zwłaszcza ulegających rozkładowi w temp. wrzenia pod normalnym ciśnieniem

Destylacja pod zmniejszonym ciśnieniem

- obniżając ciśnienie zewnętrzne można

obniżyć temp. wrzenia

- obniżenie ciśnienia o połowę powoduje

obniżenie t. wrz. o około 15 "C

- stosowana do cieczy wysokowrzących,

Zastosowanie węglowodorów w kosmetyce

Szczególna klasa węglowodorów o znaczeniu kosmetycznym - terpeny (izoprenoidy) - wzór (C5H8)n

Nazwa - od terpentyny (mieszanina terpenów, głównie

węglowodorów) otrzymywanej z żywicy sosnowej Zbudowane z wielu cząsteczek izoprenu, może tworzyć struktury łańcuchowe i cykliczne

Podział (w zależności od liczby jednostek izoprenoidalnych (n)

- monoterpeny (n=2)

- seskwiterpeny (n=3)

- diterpeny (n=4)

- triterpeny (n=6)

- tetraterpeny (n=8)

Zastosowanie węglowodorów w kosmetyce

terpeny (izoprenoidy) - wzór (C5H8)n Monoterpeny:

• G,-mircen - liście laurowe, wosk owoców wawrzynu olejek wawrzynu

ocymen - w olejku bazylii Monoterpeny cykliczne

sylwestren - nadaje specyficzny aromat terpentynie

Zastosowanie węglowodorów w kosmetyce

terpeny (izoprenoidy) - wzór (C5H8)n Seskwiterpeny:

Zastosowanie węglowodorów w kosmetyce

terpeny (izoprenoidy) - wzór (C5H8)n

Tetraterpen:

0,-karoten pomarańczowy barwnik marchwi

Inne przykłady:

• mentan - węglowodór macierzysty terpenów monocyklicznych; w przyrodzie nie występuje, jego pochodne, np. mentol (alkohol) w składzie wielu olejków eterycznych

• limonen - pochodna mentanu – zapach pomarańczy; w olejku pomarańczowym (do 90%), kminkowym (do 40%) i sosnowym

Węglowodory wielopierścieniowe:

Azulen - w syntezie chamazulenu i gwajazulenu

Chamazulen - w olejkach roślinnych kwiatów rumianku, krwawnika i piołunu

- właściwości p-zapalne, p-alergiczne i regenerujące

- w kosmetyce - w preparatach do pielęgnacji jamy ustnej (pasty do zębów, płukanki)

Gwajazulen - (niskotopliwa substancja stała) w olejku gwajakolowym, eukaliptusowym i gardenii

- w temp. 30 C - przechodzi w niebieski olejek nierozpuszczalny

w wodzie, rozpuszczalny w EtOH, tłuszczach, węglowodorach, olejach; właściwości jak chamazulen

- w preparatach do pielęgnacji jamy ustnej, kremach ochronnych

i przeciw oparzeniom słonecznym

Ważniejsze alkohole:

1. metanol - alkohol metylowy - Twrz=65°C; środek przeciw

zamrażaniu, rozpuszczalnik, bardzo toksyczny (ślepota)

2. etanol - alkohol etylowy - T =78,1°C, z tym, że wrze tzw.

mieszanina azeotropowa, Fzn. skład pary i cieczy jest taki sam: 95,6% etanolu i 4,4% wody; alkohol bezwodny otrzymuje się poprzez:

a. dodanie odwadniającego CaO, P205

b. mieszaninę azeotropową etanolu z wodą destylującą się z benzenem

3. glikol etylenowy.- etan-1,2-diol - środek przeciw

zamrażaniu, Twr2 = -169°C

4. gliceryna - propan-1,2,3-triol - Twz = 290°C - bezbarwna,

lepka ciecz, miesza się w każdym stosunku z wodą lecz nie rozpuszcza się w rozpuszczalnikach organicznych, ma słodki smak i nie jest toksyczna. Używana jest w przemyśle spożywczym (cukier, lody, ciasta), tytoniowym (zatrzymywanie wilgoci), do wyrobu farb, lakierów i klejów, w kosmetyce.

Zastosowanie w kosmetyce Etanol:

95% - zmniejsza napięcie powierzchniowe, rozpuszczalnik acetonu, octanu etylu, estrów, żywic, balsamów, barwników, olejków zapachowych, substancji biologicznie aktywnych - na jego bazie powstają wyciągi ziołowe i nalewki

Roztwory 4, 6, 10 i 25% - podstawa toników alkoholowych; 40-60% - w wodach po goleniu, 60% - w lotionach; 68% wnika w głąb komórek bakteryjnych i niszczy je, ściąga i odtłuszcza skórę gdy jest od razu usuwany, gdy nie (np. swobodnie paruje) - może jej nie odtłuścić 93% - niszczy tylko powierzchniową warstwę komórek bakteryjnych, nie wnika głębiej - nie nadaje się do dezynfekcji; dodatkowo złuszcza naskórek i wysusza skórę (pochłania wodę)

Zastosowanie w kosmetyce Etanol;

często zastępowany (cena!) alkoholem izopropylowym Izopropanol

- miesza się z wodą w każdym stosunku, nie reaguje

z zasadami i rozc. kwasami, nie utlenia się przy dostępie powietrza

- rozpuszczalnik olejków eterycznych, substancji

zapachowych naturalnych i sztucznych, żywic i stabilizatorów zapachu

- w preparatach do włosów i w płynach po goleniu

n-heksanol

- w jabłkach, poziomkach, geranium, fiołku, lawendzie,

- zapach tłuszczowo-owocowy

- zastosowanie w niektórych kompozycjach zapachowych

Zastosowanie w kosmetyce

oktan-2-ol

- świeży cytrusowy zapach z nutą róży herbacianej

- zastosowanie - w wielu kompozycjach zapachowych

n-nonanol

- substancja o zapachu róży

- stosowany indywidualnie oraz w formie estrów jak składnik syntetycznych olejków cytrusowych, perfum o zapachu różanym, wód kolońskich i mydeł

2-cykloheksylocykloheksanol

jako repelent (substancja odstraszająca owady -» maskująca i neutralizująca zapach potu i krwi - działają wabiąco na owady)

Alkohole tłuszczowe (najczęściej stosowane w kosmetyce)

otrzymywane przez redukcję wodorem kwasów tłuszczowych lub ich estrów

kwas laurynowy - alkohol laurylowy (C12) kwas mirystynowy - alkohol mirystylowy (C14) kwas palmitynowy - alkohol cetylowy (C16) kwas stearynowy - alkohol stearylowy (C18) Działanie:

zmiękczają naskórek, przyspieszają wchłanianie innych składników, zapewniają przyleganie w pudrach

Alkohol laurylowy (C12)

dodawany do kremów, nie ulega jełczeniu, odporny na UV, nadaje twardą konsystencję tłuszczom, łatwo przenika przez naskórek, jego pochodne - związki powierzchniowo czynne

Alkohol mirystylowy (C14) dodawany do kremów, nie ulega jełczeniu, odporny na UV, utwardzacz, świetnie przenika przez naskórek

Alkohol cetylowy (C16)

- otrzymywany przez redukcję kwasu palmitynowego lub zmydlanie olbrotu

- z ciepłą wodą tworzy trwałe emulsje w/o dla parafiny, oleju parafinowego, wazeliny etc,

- stabilizator emulsji o/w

- zatrzymuje do 80% wody

- ułatwia wprowadzanie do kremów środków wybielających, barwnych, odżywczych, substancji biologicznie czynnych, konserwujących

- doskonale się wchłania, zmiękcza naskórek wykorzystywany jako dodatek do kremów (typu w/o)

Glikol propylenowy

- bezwonna oleista ciecz, miesza się z wodą w każdym stosunku, silnie higroskopijny

- rozpuszczalny w wodzie, alkoholu, chloroformie, oleju parafinowym

- 2-6% - tworzy na skórze wilgotny, niewysychający film - zapobiega TEWL

- w kremach i śmietankach jako środek nawilżający, zapobiegający wysychaniu, stabilizator

- w dużych stężeniach uwrażliwia skórę

- zastosowany w dużych stężeniach - po przeniknięciu przez naskórek może gromadzić się w wątrobie lub uszkodzić nerki

- drażniące działanie glikoli może być zniesione przez zastosowanie wyciągu z owsa

Glikol etylenowy

- bezwonna oleista ciecz, miesza się z wodą w każdym stosunku

- higroskopijny, nie dopuszcza do wysuszania wody

- słodki smak, trujący

- odpowiada za rozprowadzanie preparatu kosmetycznego cienką warstwą

- jego monoestry kwasów tłuszczowych - dobre emulgatory

- stosowany do produkcji kremów

- bardzo wysokie stężenie glikolu - zmiana struktury cementu międzykomórkowego - zwiększenie TEWL

Gliceryna

- bezbarwna oleista ciecz, miesza się z wodą w każdym stosunku, higroskopijna, nietoksyczna

- utrudnia parowanie wody (o około 50%), obniża temperaturę jej zamarzania

- może być rozpuszczalnikiem, emolientem, stabilizatorem, łagodzi działanie EtOH

w odpowiednim stężeniu (3-25%), przy odpowiedniej wilgotności powietrza - nawilża naskórek - chłonie wodę i wiąże ją w warstwie rogowej przez 24 h

- stosowanie wyższych stężeń (30-40%) - niewskazane - odwadnia skórę - chłonie wodę z głębszych warstw nie stosować w zimie

Gliceryna

- może uczulać

- używana w tonikach, żelach, mleczkach, kremach, wodach

toaletowych, mydłach glicerynowych

- gliceryna kosmetyczna (zagęszczona) - roztwór gliceryny w

wodzie z dodatkiem środków zapachowych i konserwujących (kwas salicylowy lub borny). Konsystencja dzięki agarowi, pektynom lub żelatynie

Erytrytol

- słodki smak; higroskopijny

- w plechach porostów, wodorostach i drożdżach

- nawilżacz, antyseptyk, korektor smakowy

w pastach do zębów (nie powoduje próchnicy)

- składnik kremów do skóry suchej i szorstkiej

Ksylitol

- higroskopijny, o słodkim smaku -jako korektor smaku (słodzik)

- w pastach do zębów sprzyja remineralizacji szkliwa, zapobiega próchnicy i chorobom przyzębia nawilża i regeneruje skórę

Sorbitol

alkohol heksawodorotlenowy występujący w jarzębinie (przemysłowo otrzymywany przez redukcję glukozy)

- 83% roztwór wodny - jako czynnik utrzymujący wilgoć (mniej higroskopijny i w mniejszym stopniu wnikający w naskórek niż gliceryna)

- Działa przeciwbakteryjnie, nawilżająco, reguluje czynności gruczołów łojowych, obniża TEWL

- Zastosowanie: w szamponach, odżywkach, kremach, balsamach, tonikach, płynach po goleniu (stężenie 3-10%)

- Podobnie działa alkohol mannitol


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
OCZYSZCZANIE ZWIĄZKU ORGANICZNEGO PRZEZ KRYSTALIZACJĘ
7 Technologie wstępnego oczyszczania paliw ze związków siark3 (1)
oczyszczanie gleb ze związków ropopochodnych
Adsorpcyjne oczyszczanie gazów z zanieczyszczeń związkami organicznymi, ochrona środowiska, ochrona
Metody Oznaczania Związków Nieorganicznych 3, AGH, SEMESTR 3, TECHNOLOGIE OCZYSZCZANIA WODY I ŚCIEKÓ
Zasadowość-kwasowość-związki-twardość, AGH, SEMESTR 3, TECHNOLOGIE OCZYSZCZANIA WODY I ŚCIEKÓW
Biologiczne metody usuwania związków biogennych ze ścieków, Inżynieria Środowiska, Oczyszczanie Wody
Karmiczne związki przykłady oczyszczania
izomeria zwiazkow organicznych
Ostre Zatrucie Związkami Rtęci
3 ch org zwiazki funkcyjne
7 władza w bliskim związku
zwiazki kompleksowe 2
Związki chemiczne
7 Pogotowie oczyszczania
Oczyszczanie gazow odlotowych cz 1
ZWIAZKI AROMATYCZNE

więcej podobnych podstron