Appunti Chimica organica

FILTRAZIONE

allora, la prima operazione che si fa in chimica organica, dopo che abbiamo fatto una

reazione organica, è quella di ottenere il prodotto solido che andrà filtrato, nella realtà

questo passaggio dovrà essere ripetuto più di una volta, due tre, anche quattro volte

(1) Filtrazione per Gravità detta anche a pieghe,

per separare il solido dal liquido per

caduta libera normale,

l'impurezza può essere o il solido o il

liquido,

molte volte quando si fa la

cristallizzazione si filtra, o per togliere

l'impurezza o per raccogliere il solido,

Quindi vi è la preparazione di un filtro a

pieghe da porre sull'imbuto,

* se il filtro è bucato, filtra velocemente

(ovviamente), ma il solido passa tutto, e

quindi bisogna verificare se è o non è

bucato, se lo è, bisognerà produrne un altro e ripetere la filtrazione,

(2) Filtrazione “a risucchio”

noi non faremo solo la filtrazione per caduta libera, ma

anche quella a risucchio, ovvero, attaccheremo alla nostra

beuta una pompa da vuoto, in modo tale che succhiando da

sotto, crea il vuoto e il liquido scenderà più velocemente,

invece di aspettare le ore,

questo perchè, nella filtrazione per gravità, il filtro essendo

molto sottile (essendo molto fitto, il quale è fatto apposta in

questo modo per trattenere anche le particelle più piccole),

determina, dal punto di vista meccanico, una grossa

resistenza alla “scesa” del liquido e quindi la filtrazione

potrebbe impiegarci le ore,

*in quella a risucchio qui c'è un tubicino a cui si collegherà

una pompa

ELIMINAZIONE DEL SOLVENTE

(1) ROTAVAPOR

quello che oggi ci interessa di più a noi oggi è, il rotavapor, quell'aggeggio micidiale

che vi permette di far evaporare tutto il solvente molto velocemente, ed è quello per

questo che vi tocca legare i capelli con l'elastico, perchè se vi prende i capelli, ve li tira

fino alla morte

lo spiegherò più velocemente in laboratorio

(2) RICRISTALLIZZAZIONE

quello che ci interessa a noi

principalmente oggi è la cristallizzazione,

è quel processo per cui noi dobbiamo far

venire giù dalla soluzione, il nostro

composto organico sottoforma di solido,

sempre se è solido, perchè se un

composto organico, da un punto di vista

chimico-fisico, è un liquido, non lo possiamo far scendere,

[“far venire giù”, “far scendere”: La cristallizzazione è una transizione di fase della

materia, da liquido a solido, nella quale composti disciolti in un solvente solidificano,

disponendosi secondo strutture cristalline. Da un punto di vista fisico, è quindi una

trasformazione che implica diminuzione di entropia. Cit. Wikipedia]

Nelle industrie si tende a trasformare un prodotto che è liquido, in un qualcosa che è

solido,

quindi principalmente l'industria ha a che

fare con i solidi,

e per far separare un nostro composto

organico come cristallo solido bisogna

fare la cristallizzazione, che bisognerà fare in un opportuno solvente o in un'opportuna

miscela di solventi,

generalmente, quando uno ha una sostanza in un solvente caldo, se lo raffreddi, piano

piano la sostanza va giù,

molto spesso abbiamo dei solidi amorfi dopo aver fatto l'estrazione, che non sono

cristalli, e noi dobbiamo andare a fare delle prove di cristallizzazione, cioè trovare il

giusto solvente per far sì che a caldo si sciolga, e raffreddando cali giù in cristallo,

questo perchè, insieme alla nostra sostanza organica, ci sono anche le impurezze, e

queste impurezze dovrebbero essere insolubili a caldo, in maniera tale che noi

filtriamo la nostra miscela a caldo (ecco perchè serve il filtro a caldo), e il filtrato,

rilascia piano piano i nostri cristallini buoni

mano a mano che si fredda, .

Fare la cristallizzazione è un arte e ci vogliono anni e anni.

Noi fortunatamente abbiamo due reazioni in cui il prodotto ci viene direttamente solido

e non abbiamo problemi di cristallizzazione e faremo due volte la colonna

cromatografica e abbiamo risolto.

Però sappiate che a livello industriale, principalmente si fa la cristallizzazione, per cui li

c'è proprio bisogno di avere esperienza: trovare il solvente giusto, trovare le condizioni

giuste, per quello dovremmo avere possibilmente un qualcosa [sostanza 1] che sia

solubile al caldo e qualcos'altro [sostanza 2] che sia insolubile al caldo, e viceversa al

freddo,

magari abbiamo un prodotto che a freddo non si scioglie con il solvente ma

l'impurezza si, quindi noi possiamo trattarla a freddo, l'importante è che le impurezze

[sostanza 2] abbiano una solubilità diversa da quella del nostro composto [sostanza

1], perchè se hanno le stesse proprietà è un dramma, non possiamo fare la

cristallizzazione, sia a freddo che a caldo, e perdiamo il prodotto.

L'ideale è che l'impurezza o le impurezze siano insolubili al caldo, oppure al freddo,

mentre il prodotto l'opposto, ma molto spesso non è così, e dobbiamo fare non una

cristallizzazione, ma due tre, facendo così si perde parte del prodotto e a livello

industriale ciò vuol dire perdere tempo e soldi, e quindi il prodotto finale costa di più,

più cristallizzazioni ne aumentano il costo.

normalmente noi abbiamo queste caratteristiche, abbiamo tre curve, o delle linee

rette (molto spesso più curve

che linee), dove

→ l'ideale è la linea A: se un

composto organico si

comporta così, vuol dire che la

sua solubilità varia di molto al

variare della temperatura,

quindi significa che se scaldo,

lo porto in soluzione molto

velocemente, e se raffreddo,

immediatamente abbiamo la

cristallizzazione che va giù.

→ mentre se uso queste altre

due curve c'ho un composto che è poco solubile al freddo e a tutte le temperature

[linea B], mentre quest'altro è molto solubile a tutte le temperature [linea C], e qui so

cavoli amari,

* la cristallizzazione deve essere una cristallizzazione lenta e non veloce:

noi quando andiamo a secco col rotavaporo, vediamo che otteniamo un solido ma non

è un solido cristallino [ordinato], è un solido amorfo [disordinato]. I questo caso, non si

tratta di una cristallizzazione ma di una “precipitazione con allontanamento del

solvente”.

Se voi togliete velocemente il solvente dalla vostra soluzione in questo modo, il

composto organico sicuramente non sarà più in soluzione (e quindi va giù), ma

otterrete un solido disordinato, a quel punto bisognerà fare una vera cristallizzazione,

per ottenete un solido cristallino.

Quindi, una volta ottenuto il solido amorfo, procederò con la cristallizzazione: prendo il

solvente giusto, lo solubilizzo, riscaldiamo il tutto per farlo sciogliere e poi lasciamo il

nostro composto lì, a raffreddare, a volume costante, in modo tale da evitare che [con

l'allontanamento spontaneo di alcune molecole di solvente dalla soluzione] non

aumenti la concentrazione del nostro composto, e aspettare che il nostro composto

cristallizzi lentamente e che tali cristalli scendano giù, e che successivamente siano

filtrabili e puri, perchè più è lenta e più sono puri questi cristalli.

quindi è tutta un'arte.

Noi non la fcristallizzazione non la faremo, faremo principalmente l'estrazione e la

precipitazione per allontanamento dal solvente.

qui c'è un esempio IDEALE: abbiamo tre composti, A, B e C, diciamo che il composto B

è quello buono, mentre a e c sono le impurezze,

→ la solubilità dei composti, a temperatura

ambiente, è differente:

C è solubilissimo, il composto B è molto

solubile, il composto A invece, praticamente

non si scioglie in quel solvente.

→ Andiamo a scaldare la soluzione a 100°C

(naturalmente la temperatura massima che

possiamo raggiungere è quella del punto di

ebollizione del solvente, se dobbiamo

operare ad una temperatura più alta,

dobbiamo cambiare solvente),

vediamo che a 100°C, il composto A che era poco solubile, rimane abbastanza

insolubile, mentre B diventa solubile, C invece, che era molto solubile, a questa

temperatura mi diventa ancora più solubile.

→ Quindi, se io volessi separare queste

impurezze A e C da B,

a 100°C, procederò con una filtrazione “a

caldo”:

- trattengo sul filtro A, perchè insolubile a

caldo,

- mentre nel filtrato avrò B e C, che sono

solubili a caldo,

- una volta che il mio filtrato si raffredda, B

mi diventerà praticamente insolubile,

precipitando,

- ottenerrò così il mio composto B, e in soluzione mi rimarrà solo C, che posso

tranquillamente separare da B,

* questo è il principio, ma nella realtà non succederà mai questo

* tutta la tecnica di cristallizzazione, è influenzata dal solvente e da come abbiamo il

nostro prodotto da cristallizzare [le sue proprietà chimico-fisiche e la temperatura in

cui si trova nel nostro solvente?].

* che poi questo prodotto non è detto che sia facilmente solubile, non è detto che una

sostanza solida cristallizza nella stessa maniera, queste sostanze prendono il nome di

“sostanze polimorfe”, perchè posso cristallizzare in differenti forme,

in alcuni stati cristallini, non è detto che vi si scioglierà, ci sono forme cristalline che

non si sciolgono, quindi bisogna essere certi di quello che si sta facendo.

* Il problema poi è quello di filtrare a caldo, perchè a caldo bisogna mantenere il filtro

caldo, quindi non basta un imbuto normale ma bisogna riscaldarlo e mantenerlo caldo

con una camicia, mentre a freddo non c'è nessun problema,

quindi vi è una problematica tecnologica nella filtrazione a caldo, e poi procedere con

il raffreddamento,

* per far si che che la temperatura cali lentamente (ex mezzo grado ogni 5min),

perchè se raffreddiamo velocemente, perchè fuori è freddo, vanno giù i cristalli grossi,

che hanno inglobato il solvente e le impurezze, se invece il cristallo cresce piano

piano, ha tempo per costruire il suo reticolo,

generalmente

* una sostanza organica non è uno ione, quindi fanno dei reticoli

cristallini attraverso legami secondari con forze di Van Der Waals, sono dei cristalli

molecolari,

* perchè dobbiamo avere dei cristalli, perchè il punto di fusione del cristallo è una

delle caratteristiche chimico-fisiche molto imp