http://www.sggw.waw.pl/~stepniak/ e-mail: [e-mail]
KRYSTALIZACJA JAKO METODA ROZDZIELANIA SUBSTANCJI ORGANICZNYCH
Jakie zjawisko fizyczne wykorzystuje siÄ™ w procesie krystalizacji?
W procesie krystalizacji wykorzystuje się różną rozpuszczalność substancji, (R) w temperaturze wrzenia rozpuszczalnika i w temperaturze chłodzenia.
Krystalizację stosuje się do rozdzielania substancji stałych.
" Rozpuszczalność substancji jest to maksymalna liczba gramów substancji, która się rozpuszcza w 100 g rozpuszczalnika w określonej temperaturze.
Jakie wyróżnia się etapy krystalizacji?
1. Dobór odpowiedniego rozpuszczalnika - obliczenie ilości rozpuszczalnika niezbędnego do przekrystalizowania określonej ilości substancji oczyszczanej.
Jakie sÄ… kryteria doboru rozpuszczalnika do przeprowadzenia krystalizacji?
f& W procesie krystalizacji wykorzystywanym do rozdzielenia składników mieszaniny rozpuszczalnik jest tym lepszy, im większa jest różnica wartości wydajności teoretycznych
krystalizacji składników mieszaniny.
" Wydajność teoretyczna krystalizacji: O
Rozpuszczalność (R)
-
t CH -C
R R [g/100g H2O] 3
w ch
[1]
= Å"100
NH
w
kr
SO H
3
100oC 20oC
R
w
t
6,7 1,1
wkr
- wydajność teoretyczna krystalizacji
H N
2
5,00,5
Kwas sulfanilowy Acetanilid
Rw - rozpuszczalność w temperaturze wrzenia
Zadanie 1. Oblicz wydajność teoretyczną krystalizacji (Wkt [%]) dla każdego z tych związków. Jakiej
minimalnej ilości wody trzeba użyć do krystalizacji 2g każdego z tych związków?
Rch  rozpuszczalność w temperaturze chłodzenia
" Temperatura wrzenia rozpuszczalnika nie może być wyższa od temperatury topnienia substancji krystalizowanej.
" Wydajność praktyczna krystalizacji jest to masa uzyskanych kryształów
do masy substancji wziętej do oczyszczenia.
Zadanie 2.
Od czego zależy wydajność praktyczna krystalizacji?
Maleje, gdy za maÅ‚o rozpuszczalnika Tabelka podaje rozpuszczalnoÅ›ci p-dibromobenzenu (Tt=87,3°C) w piÄ™ciu
wybranych rozpuszczalnikach w ich temperaturze wrzenia i w temperaturze pokojowej.
Oblicz wydajność teoretyczną krystalizacji (Wkt [%]) dla każdego z tych rozpuszczalni-
-
p
p kr w ch ków. Wybierz najlepszy do krystalizacji p-dibromobenzenu rozpuszczalnik i oblicz
[2] [3]
wkr = m Å"100 wkr = r mr Å"100
wydajność praktyczną krystalizacji (Wkp [%]), jaką osiągnie się w przypadku użycia 50 g
tego rozpuszczalnika do przekrystalizowania 6g p-dibromobenzenu.
m
s s
R [g/100g
TW R [g/100g Wkt
p Rośnie, gdy
- wydajność praktyczna krystalizacji Rozpuszczalnik rozp.] mrozp Wkp
wkr za dużo [oC] rozp.] w Tch [%] [%]
w TW
rozpuszczalnika
H20 100 0,1 0,005
mkr - masa uzyskanych kryształów,
Eter etylowy 36 14,0 11,8
ms - masa substancji wziętej do oczyszczenia,
C6H6 80 9,5 6,0
rw  masa substancji rozpuszczonej w temperaturze wrzenia rozpuszczalnika,
CHCl3 61 6,9 0,9
rch  masa substancji rozpuszczonej w temperaturze chłodzenia.
C2H5OH 78 1,5 0,1
2. Obliczanie optymalnej ilości rozpuszczalnika niezbędnej
do przekrystalizowania określonej ilości substancji Zadaniem 3.
Rozpuszczalność kwasu benzoesowego w wodzie wynosi: w 100ºC 
Należy wybrać taki rozpuszczalnik, aby jego ilość niezbÄ™dna do przeprowadzenia 5,88g/100g wody, w 20ºC  0,29g/100g wody. Jakiej minimalnej iloÅ›ci wody trzeba użyć
krystalizacji była ekonomicznie uzasadniona. do krystalizacji 10g kwasu? Oblicz wydajność teoretyczną krystalizacji.
" Zarówno mniejsza jak i większa ilość rozpuszczalnika użyta w tym
Zadanie 4.
procesie powoduje, że wydajność jest mniejsza od teoretycznej.
Oblicz wydajność krystalizacji 10g kwasu benzoesowego w przypadku, gdy
t p
masa użytej wody wynosi 200g.
wkr e"wkr
Zadanie 5.
3. Rozpuszczanie określonej ilości substancji w obliczonej ilości rozpuszczalnika
Oblicz wydajność krystalizacji 10g kwasu benzoesowego w przypadku, gdy
pod chłodnicą zwrotną
masa użytej wody wynosi 150g.
W jakim celu i kiedy w procesie krystalizacji wykorzystuje się chłodnicę zwrotną?
Chłodnicę stosuje się, aby zapobiec odparowaniu rozpuszczalnika.
Stosuje się w zasadzie tylko dla rozpuszczalników lotnych (eter, benzyna).
W przypadku wody chłodnicy nie stosuje się.
Rozpuszczanie substancji I sÄ…czenie
w temperaturze wrzenia rozpuszczalnika
4. PrzesÄ…czanie otrzymanego roztworu przez karbowany sÄ…czek na ogrzanym lejku
(I sÄ…czenie)
Dlaczego stosuje siÄ™ karbowany sÄ…czek i ogrzany lejek?
W procesie krystalizacji wykonuje siÄ™ dwa sÄ…czenia. SÄ…czenie pierwsze ma na celu
oddzielenie zanieczyszczeń nierozpuszczających się w rozpuszczalniku (np. piasku).
Pierwsze sączenie należy wykonać tak szybko, jak to jest możliwe, aby zapobiec krystalizacji
substancji oczyszczanej. Powierzchnia karbowanego sączka jest większa,
a więc szybkość sączenia większa.
Aby zapobiec krystalizacji substancji na sÄ…czku stosuje siÄ™ ogrzany lejek.
Sączek fałdowany
5. Pozostawienie przesączu w celu schłodzenia
Jaki ma wpływ szybkość chłodzenia na wydajność krystalizacji?
Gdy chłodzenie przeprowadza się wolno powstaje mniej większych kryształów,
a gdy szybko powstaje więcej mniejszych kryształów.
Kolba okrągłodenna z chłodnicą zwrotną
6. OdsÄ…czenie kryształów na lejku Büchnera z wykorzystaniem kolby ssawkowej
WYKONANIE ĆWICZENIA
(II sÄ…czenie)
7. Przemywanie kryształów zimnymi porcjami (2  3 cm2) rozpuszczalnika na lejku Büchnera,
1. Odważyć około 2 g substancji na wadze technicz- II sączenie
w celu usunięcia zaadsorbowanych na kryształach zanieczyszczeń
nej.
W przypadku dużej liczby małych kryształów całkowita powierzchnia przemywanych
2. Obliczyć masę rozpuszczalnika.
kryształów jest większa, niż w przypadku mniejszej liczby dużych kryształów.
3. Rozpuszczalnik i substancję umieścić w kolbie
A zatem straty spowodowane spłukiwaniem wraz z zanieczyszczeniami samej substancji
stożkowej i ogrzewać do temperatury wrzenia.
oczyszczanej są większe i wydajność krystalizacji mniejsza.
4. Roztwór przesączyć przez sączek karbowany.
5. Przesącz w zlewce pozostawić do schłodzenia.
8. Suszenie kryształów, ważenie i obliczanie wydajności praktycznej krystalizacji i porównanie
6. OdsÄ…czyć krysztaÅ‚y na lejku Büchnera.
z wydajnością teoretyczną
7. Wysuszyć kryształy na bibule.
8. Oznaczyć temperaturę topnienia (Tt)
9. Określanie temperatury topnienia otrzymanych kryształów
Temperatura topnienia jest wielkością charakterystyczna dla każdej substancji. Inna wartość niż tablicowa świadczy o złym oczyszczeniu substancji.
10. Rekrystalizacja
dr S.A.Stępniak, Katedra Chemii, Wydział Technologii Żywności, SGGW, pok. 1116
 W skrypcie powinny znalez
ć się:
1. Zadania na wydajność krystalizacji z rozwiązaniami (typy zadań na krystalizację)
2. Zadania do samodzielnego rozwiÄ…zania
3. Dane i wyniki do części praktycznej: wt, ms, Vr, mkr, wp.
ZADANIA:
5,88 10
1. Rozpuszczalność kwasu benzoesowego w wodzie wynosi:
=
w 100ºC  5,88g/100g wody, w 20ºC  0,29g/100g wody. Jakiej minimalnej iloÅ›ci wody trzeba użyć do krystalizacji 10g kwasu? Oblicz wydajność teoretycznÄ…
100
m
wody
krystalizacji.
=170,1g
m
wody
-
t 5,88
t - 0,29
R R
w ch
= Å"100 = Å"100
W W
kr kr
5,88
R
w
t
= 95,06%
W
kr
2. Oblicz wydajność krystalizacji 10g substancji w przypadku, gdy masa użytej wody wynosi 200g, rw=10g a rch=0,58g.
- 10 - 0,58
r r
w ch
= Å"100
= Å"100
W
W kr
kr
10
m
s
= 94,2%
W
kr
3. Oblicz wydajność krystalizacji 10g substancji w przypadku gdy masa użytej wody wynosi 150g a rozpuszczalność tej substancji w wodzie wynosi: w 100ºC  5,88g/100g wody,
w 20ºC  0,29g/100g wody.
5,88 0,29
r r
w ch
= =
100 150 100 150
8,82 - 0,435
= Å"100 = 83,85%
W
kr
= 8,82 = 0,435
r r 10
w ch