重結晶:化學術語-中文百科頻道

基本原理

重結晶是一種純化方法，将高價值結晶産物與溶解于母液中的多餘雜質分離。嚴格講，重結晶是一個原本固化的晶狀材料重新溶解和再次結晶，從而生成所需尺寸、形狀、純度與産量的較終晶體産物的過程。根本機理、溶解與重結晶還可較大限度減少晶體的内部能量，從而達到穩定多晶型物形成所需的更全面能量平衡。盡管重結晶通常旨在用于優化晶體和過程，但是不受控的重結晶會造成水合物與溶劑化物意外形成或者多晶型物轉變。

重結晶操作

選擇溶劑溶解固體趁熱過濾去除雜質晶體的析出nn晶體的收集與洗滌晶體的幹燥nn1、溶劑選擇nn在進行重結晶時，選擇理想的溶劑是一個關鍵，理想的溶劑必須具備下列條件：nn（1）不與被提純物質起化學反應。nn（2）在較高溫度時能溶解多量的被提純物質；而在室溫或更低溫度時，隻能溶解很少量的該種物質。nn（3）對雜質溶解非常大或者非常小（前一種情況是要使雜質留在母液中不随被提純物晶體一同析出；後一種情況是使雜質在熱過濾的時候被濾去）。nn（4）容易揮發（溶劑的沸點較低），易與結晶分離除去。nn（5）能結出較好的晶體。nn（6）無毒或毒性很小，便于操作。nn（7）價廉易得。nn經常采用以下試驗的方法選擇合适的溶劑：nn取0.1g目标物質于一小試管中，滴加約1mL溶劑，加熱至沸。若完全溶解，且冷卻後能析出大量晶體，這種溶劑一般認為可以使用。如樣品在冷時或熱時，都能溶于1mL溶劑中，則這種溶劑不可以使用。若樣品不溶于1mL沸騰溶劑中，再分批加入溶劑，每次加入0.5mL，并加熱至沸。總共用3mL熱溶劑，而樣品仍未溶解，這種溶劑也不可以使用。若樣品溶于3mL以内的熱溶劑中，冷卻後仍無結晶析出，這種溶劑也不可以使用。nn2、固體物質的溶解nn原則上為減少目标物遺留在母液中造成的損失，在溶劑的沸騰溫度下溶解混合物，并使之飽和。為此将混合物置于燒瓶中，滴加溶劑，加熱到沸騰。不斷滴加溶劑并保持微沸，直到混合物恰好溶解。在此過程中要注意混合物中可能有不溶物，如為脫色加入的活性炭、紙纖維等，防止誤加過多的溶劑。nn溶劑應盡可能不過量，但這樣在熱過濾時，會因冷卻而在漏鬥中出現結晶，引起很大的麻煩和損失。綜合考慮，一般可比需要量多加20%甚至更多的溶劑。nn3、雜質的除去nn熱溶液中若還含有不溶物，應在熱水漏鬥中使用短而粗的玻璃漏鬥趁熱過濾。過濾使用菊花形濾紙。溶液若有不應出現的顔色，待溶液稍冷後加入活性炭，煮沸5分鐘左右脫色，然後趁熱過濾。活性炭的用量一般為固體粗産物的1%-5%。nn4、晶體的析出nn将收集的熱濾液靜置緩緩冷卻（一般要幾小時後才能完全），不要急冷濾液，因為這樣形成的結晶會很細、表面積大、吸附的雜質多。有時晶體不易析出，則可用玻棒磨擦器壁或加入少量該溶質的結晶，引入晶核，不得已也可放置冰箱中促使晶體較快地析出。nn5、晶體的收集和洗滌nn把結晶通過抽氣過濾從母液中分離出來。濾紙的直徑應小于布氏漏鬥内徑！！抽濾後打開安全瓶活塞停止抽濾，以免倒吸。用少量溶劑潤濕晶體，繼續抽濾，幹燥。nn6、晶體的幹燥nn純化後的晶體，可根據實際情況采取自然晾幹，或烘箱烘幹。nn1、化學方法分離和提純物質的具體方法(1)加熱法:混合物中混有熱穩定性差的物質時，可直接加熱使熱穩定性差的物質分解而分離出去，有時受熱後能變為被提純的物質。例如：食鹽中混有氯化鎂，氯化鉀中含有氯酸鉀

舉例

假設一固體混合物由9.5克被提純物A和0.5克雜質B組成，選擇某溶劑進行重結晶，室溫時A、B在此溶劑中的溶解度分别為SA和SB，通常存在下列三種情況：

（1）室溫下雜質較易溶解（SB>SA）。設在室溫下SB＝2.5克/100ml，SA＝0.5克/100ml，如果A在此沸騰溶劑中的溶解度為9.5克/100ml，則使用100ml溶劑即可使混合物在沸騰時全溶。若将此濾液冷卻至室溫時可析出A9g（不考慮操作上的損失）而B仍留在母液中，A損失很小，即被提純物回收率達到94％。如果A在此沸騰溶劑中的溶解度為47.5克/100ml，則隻要使用20ml溶劑即可使混合物在沸騰時全溶，這時濾液可析出A9.4克，B仍可留在母液中，被提純物的回收率高達99％。如果雜質在冷時的溶解度大而産物在冷時的溶解度小，或溶劑對産物的溶解性能随溫度的變化大，這兩方面都有利于提高回收率。

（2）雜質較難溶解（SB< 100ml，則在100ml溶劑重結晶後的母液中含有2.5克A和0.5克（即全部）B，析出結晶A7克，産物的回收率為74％。但這時，即使A在沸騰溶劑中的溶解度更大，使用的溶劑也不能再少了，否則雜質B也會部分地析出，就需再次重結晶。如果混合物中雜質含量很多，則重結晶的溶劑量就要增加，或者重結晶的次數要增加，緻使操作過程冗長(rong 100ml，A在此沸騰溶劑中的溶解度仍為9.5克 100ml，SA＝2.5克>

（3）兩者溶解度相等（SA=SB）。設在室溫下皆為2.5克/100ml，若也用100ml溶劑重結晶，仍可得到純A7克。但如果這時雜質含量很多，則用重結晶分離産物就比較困難。在A和B含量相等時，重結晶就不能用來分離産物了。

在任何情況下，雜志的含量過多都是不利的（雜質太多還會影響結晶速度，甚至妨礙結晶的生成）。一般重結晶隻适用于純化雜質含量在5％以下的固體有機混合物。

注意事項

溶劑量的多少

因同時考慮兩個因素。容極少則收率高，但可能給熱過濾帶來麻煩，并可能造成更大的損失；容極多，顯然會影響回收率。故兩者應綜合考慮。一般可比需要量多加20％左右的溶劑（有人認為一般可比需要量多20—100％的溶劑）。

溶解固體

但必須注意實際操作溫度是多少，否則會因實際操作時，被提純物晶體大量析出。但對某些晶體析出不敏感的被提純物，可考慮在溶劑沸點時溶解成飽和溶液，故因具體情況決定，不能一概而論。例如，本次實驗在100℃時配成飽和溶液，而熱過濾操作溫度不可能是100℃，可能是80℃？也可能是90℃？那麼在考慮加多少溶劑時，應同時考慮熱過濾的實際操作溫度。

避免溶劑揮發中毒

應在錐形瓶上裝置回流冷凝管，添加溶劑可從冷凝管的上端加入。

若溶液中含有色雜質，則應加活性炭脫色，應特别注意活性炭的使用。

趁熱過濾

（1）若為易燃溶劑，則應防止着火或防止溶劑揮發。

（2）應注意濾紙的折疊方法及操作要領（包括漏鬥的預熱、濾紙的熱水潤濕等）；應洗淨抽濾瓶，注意和濾紙的大小、濾紙的人潤濕等操作，開始不要減壓太甚，以免将濾紙抽破（在熱溶劑中，濾紙強度大大下降）。

結晶

（1）将濾液在室溫或保溫下靜置使之緩緩冷卻（如濾液已析出晶體，可加熱使之溶解），析出晶體，再用冷水充分冷卻。必要時，可進一步用冰水或冰鹽水等冷卻（視具體情況而定，若使用的溶劑在冰水或冰鹽水中能析出結晶，就不能采用此步驟）。

（2）有時由于濾液中有焦油狀物質或膠狀物存在，使結晶不易析出，或有時因形成過飽和溶液也不析出晶體，在這種情況下，可用玻棒摩擦器壁以形成粗糙面，使溶質分子成定向排列而形成結晶的過程較在平滑面上迅速和容易；或者投入晶種（同一物資的晶體，若無此物質的晶體，可用玻棒蘸一些溶液稍幹後即會析出晶體），供給定型晶核，使晶體迅速形成。

（3）有時被提純化合物呈油狀析出，雖然該油狀物經長時間靜置或足夠冷卻後也可固化，但這樣的固體往往含有較多的雜質（雜質在油狀物中常較在溶劑中的溶解度大；其次，析出的固體中還包含一部分母液），純度不高。用大量溶劑稀釋，雖可防止油狀物生成，但将使産物大量損失。

這時可将析出油狀物的溶液重新加熱溶解，然後慢慢冷卻。一當油狀物析出時便劇烈攪拌混合物，使油狀物在均勻分散的狀況下固化，但最好是重新選擇溶劑，使其得到晶形産物。