ARAŞTIRMA SEMİNERİ KONU:KRİSTALLEND STALLENDİRME HAZIRLAYAN:ESRA TÜRKT
KİMYA ÖĞRETMENLİĞİ/4RETMENLİĞİİĞİ/4 200610203005
KRİSTALLENDİRME Kristallendirme nedir? Nasıl yapılır? Uygun çözücü nasıl olmalıdır? Billur oluşması nasıl olur? Yağ oluşması nedir, nasıl önlenir? Billurların süzülüp ayrılması,yıkanması, kurutulması nasıl gerçekleşir? Kristallendirmede güçlükler nelerdir?
KRİSTALLENDİRME NEDİR? Organik reaksiyonlar sonunda ayrılan katı organik bileşikler nadiren saftırlar.istenen ürün yanında meydana gelen safsızlıklar daima onları kirletirler.safsızlık içeren organik katıların saflaştırılması genellikle uygun çözücü veya çözücü karışımlarından kristallendirilerek yapılır.
KRİSTALLENDİRME NASIL YAPILIR? Saf olmayan maddenin uygun bir çözücüde kaynama noktası veya biraz yakın bir sıcaklıkta çözülmesi, Sıcak çözeltinin çözülmemiş madde ve tozlardan süzülerek ayrılması, Sıcak çözeltinin soğumaya bırakılıp çözünmüş maddenin kristallenmesi, Kristallerin çözücü fazından (ana çözelti) ayrılması.
UYGUN ÇÖZÜCÜ NASIL OLMALIDIR? Katıların kristallendirilmesinde uygun çözücü seçimi son derece önemlidir.bu yüzden aşağıdaki bilgiler dikkate alınarak uygun bir çözücü seçimi yapılmalıdır. o Bir katı genellikle yapısı kendi yapısına benzeyen sıvıda en kolay çözünür. o o o o o Çözücü ham katı ürünü sıcakta çok, soğukta çok az çözmelidir. Bir çözücü bir katıyı soğukta çok kolay çözebiliyorsa tek başına uygun bir çözücü olamaz ama katıyı soğukta pek az çözen diğer bir çözücüyle birlikte iyi bir kristallendirme teşkil edebilir. Safsızlıklar seçilen çözücüde ana maddeden çok kolay veya güç çözülmelidir. Çözücü billurlandırılacak maddeye karşı inert olmalıdır. Eğer birkaç çözücü birden uygulanabilir özellikte bulunmuşsa fiat, uçuculuk,temin edilebilme kolaylığı gibi unsurlara dikkat edilmelidir.
Bileşiklerin kristallendirilmesinde en çok kullanılan çözücüler: Çözücüler Su Metanol Metanol+su Etanol Dioksan+su Petrol eteri Aseton+alkol Benzen Bileşikler Karboksilli asitler, amidler, sübstitüe amidler Benzoatlar, amidler, p-toluididler, nitro ve bromo bileşikleri Anilidler,sulfonamidler,pikratlar,hidrazonlar Metanol ve metanol+su karışımındaki bileşikler Ksantilamidler Fenilüretanlar, a-naftil üretanlar Brom bileşikleri, nitro bileşikleri, osazonlar Pikratlar, moleküler kompleksler
Çözücü K.N Özellik Damıtık su Dietil eter Aseton Kloroform Metil alkol Karbontetraklorür Etil asetat Benzen Petrol eteri 100 35 56 61 64,5 77 78 80 40-60 Uygun olan her yerde kullanılır. Yanıcı, gerekirse kullanılmalıdır. Yanıcı, kullanmadan önce kurutulmalıdır. Yanmaz, buharı zehirlidir. Yanıcı ve zehirlidir. Yanmaz, buharı zehirlidir. Yanıcıdır. Yanıcıdır. Yanıcıdır.
İlk iş billurlaştırılacak maddenin miktarına uygun tüp seçmektir. Çözücülerin pek çoğu yanabilen sıvılar olduğundan kaynatma sırasında alev kullanılması mahzurludur. Sıvı kaynamaya başladığında katının çözünmesi tamamlanmamış ise biraz daha çözücü ilave edilir. Katı yavaş çözünüyorsa bir geri soğutucu takılır geri soğutucu altında kaynatma yapılarak çözünme hızlandırılır.
BİLLUR OLUŞMASI NASIL OLUR? Sıcak billurlanma çözeltisi çözücünün kaynama noktasının 10 altında hemen hemen doymuş olmalıdır.eğer kaynama noktasında doymuş olursa süzme sırasında billurlanma başlar ve istenmeyen güçlükler oluşur. Önlenmesi için: Huni önceden ısıtılabilir. Hızlı süzülebilir. Süzme sırasında buharlaşma önlenebilir.
Sıcak çözeltide çözünmeyen safsızlıklar, herhangi bir süspansiyon veya benzer renkli cisimler yoksa süzülmeden billurlandırmaya bırakılabilir. Süzülmüş olan berrak, doymuş, sıcak çözelti üstü kapalı bir beher, erlenmayer veya tüpte kendi haline soğumaya bırakılır.billur oluşmaya başlar.
Billurların büyüklüğü oluşma hızıyla ters orantılıdır: Billurlaşma hızlı olursa billurlar küçük olur. Yavaş olursa billurlar büyük olur. Billurlanma hızı çözeltinin soğuma hızına ve aşırı doygunluğuna büyük oranda bağlıdır.
Çözeltiden ayrılan billurlar saf maddedir. Üzerindeki safsızlıklar çözeltiden üzerine yapışmadır. Kristaller ne kadar büyükse üzerine yapışan yabancı madde o kadar az olacaktır; çünkü yüzey küçük olur. O halde billurlaştırılma mümkün olduğunca yavaş olmalıdır.
YAĞ AYRILMASI Beklenen katının erime noktası çok düşükse soğurken bir yağ ayrılabilir. Yağ teşekkülü gerçekte çözünmüş maddenin erimiş halde ayrılmasıdır ve termodinamik olarak kararlı durum olabilir. Ayrılan yağ daha sonra katılaşsa bile saf değildir. Çünkü yağda çözünebilen safsızlıkları ihtiva eder.
Yağ oluşması nasıl önlenir? Çözeltinin sıcaklığını saf katının (çözünmüş bileşik) erime noktasının altında tutmak, Yağ ayrılması başlarken karışımı şiddetle karıştırarak yağın gayet ince dağılmasını temin etmek, İlk ayrılan (donan) yağı ayırıp almak, Ayrılan yağ çözününceye kadar daha fazla çözücü eklemek, Sıcaklığı yavaş yavaş düşürmek ve ara sıra aşı billuruyla aşılamak.
BİLLURLARIN SÜZÜLÜP AYRILMASI Billurları ana çözeltiden ayırmak için emerek süzmek lazımdır. Bütün safsızlıkları içeren ana çözeltinin mümkün olduğu kadar çabuk billurlarından ayrılması istenir; bu da ancak hızla emilirse mümkün olur.
Süzme işlemine başlarken: Huni seçimi önemlidir: toplanacak katı kalınca bir tabaka teşkil edebilecek ölçüde olmalıdır. Böylece yüzey küçülmüş buharlaşma azalmış olur. Süzüntüden ikinci bir billurlanma yapılabileceği düşünülerek huninin içi temiz olmalıdır. Süzgeç kağıdı huniye iyice yerleştirilmelidir. Kağıt çözücü ile ıslatılmalı ve huniye yapışıp hava sızdırmaması için önceden vakum yapılarak kontrol edilmelidir. Huni emme kabına bir mantarla değil bir lastik tıpayla sıkıca oturtulmalıdır.
Süzme işlemi: İçinde billurların bulunduğu katı-sıvı karışımı çok hafif bir emme yapılırken huniye aktarılır. Billurların bir kısmı kabın dibinde kalmışsa süzüntünün bir kısmı ile alınır. Bütün katı madde süzgeç üzerinde toplanınca emme kuvvetlendirilir. Süzgeçten çözelti geçmeyinceye kadar emmeye devam edilir. Süzüntünün yarısı veya üçte ikisi destillenerek deriştirilirse ikinci derecede saf billurlar elde edilir.
Billurların yıkanması Başarılı bir yıkama için: Trompun bağlantısını kesiniz. Süzüntüyü başka bir kaba alınız. Katı maddeye ya başka bir kapta ya da süzgeçte kütlenin hepsini cıvık bir çamur haline getirmeye yetecek kadar saf soğuk çözücü ilave edip karıştırınız. Trompu bağlayarak önceden yaptığınız gibi emerek süzmeye başlayınız. Gerekirse yıkama işlemini tekrarlayınız.
Billurların kurutulması: Süzülmüş kütle bazen %50 kadar çözücü ve ana çözelti ihtiva edebilir. Bu sıvıların başka bir cisim tarafından absorbe edilmesi, buharlaştırılma suretiyle uzaklaştırılmasına tercih edilmelidir. Çünkü buharlaştırarak uzaklaştırmada sıvılar içlerindeki safsızlıkları billurların üzerinde bırakırlar.
o Absorplama işi süzgeç kağıdı veya poröz kille yapılır. o Huni absorban cisim (süzgeç kağıdı) üzerine baş aşağı çevrilir ve borusundan üflenerek kağıt üzerine düşürülür. o Daha sonra süzgeç kağıtları arasında bastırılır ve kağıtlar ıslandıkça değiştirilir. o Bu işlemden sonra billurların üzerinde pek az çözücü kalmıştır ki bu da;oda sıcaklığında açık havada bırakarak, açık kapta ısıtarak uzaklaştırılır.
Kuru maddenin erime noktası tayin edilir ve literatüre başvurulur. Meçhul bileşik bir de başka bir çözücü ile billurlandırılır. Erime noktası tayin edilir. Her iki billurlandırmada da aynı erime noktası bulunursa madde saf olarak kabul edilir.
KRİSTALLENDİRMEDE GÜÇLÜKLER RENK GİDERME: ham ürün renkli safsızlıklar içerebilir. Kristallendirme sırasında bu safsızlıklar büyümekte olan kristaller tarafından adsorplanabilir. Elde edilen kristaller bundan dolayı renkli olur. Renkli safsızlıklar hayvan kömürü (aktif kömür) kullanılarak uzaklaştırılabilir. -Hayvan kömürü fazla miktarlarda kullanılmamalıdır, aksi takdirde esas madde de adsorplanır ve verim düşer.
Bazen doymuş çözeltilerden kristallenme başlamaz. Bu güçlüğü yenmek için şunlar denenebilir: Kabın içindekiler bir cam bagetle kaşınır, Aşılama yapılır; çok düşük sıcaklıklara soğutularak yavaş yavaş ısınmaya bırakılır.