Análisis Funcional IV: Purificación de sustancias sólidas y líquidas.

Purificación de sustancias sólidas.

Recristalización.

Lo primero que se debe hacer para recristalizar una sustancia es buscar un solvente de recristalización adecuado.
Las condiciones fundamentales que debe reunir un solvente de recristalización son:

1. El solvente no debe reaccionar con la sustancia ni en frío ni en caliente.
2. La sustancia debe ser muy soluble en caliente y poco soluble en frío.
3. De preferencia el solvente debe ser de fácil eliminación.

Para la búsqueda de un solvente de recristalización se procede de la siguiente manera:

En un tubo de ensayo chico se coloca una pequeña cantidad de sustancia (aproximadamente 20 mg) y se agrega entonces, mediante una pipeta Pasteur, de a poco y agitando, el solvente, hasta un volumen de 2 a 3 mL. Se observa entonces la solubilidad a temperatura ambiente y se anota.

Se calienta entonces el tubo a ebullición, agitando continuamente, y se observa la solubilidad en caliente. Se deja enfriar a temperatura ambiente, se coloca en un baño de hielo y se observa si hay cristalización.

Si con el solvente ensayado no se obtiene un resultado satisfactorio se repite el ensayo utilizando otro solvente. Aquellos solventes en los cuales la sustancia es soluble en caliente y cristaliza con buen rendimiento al enfriar, pueden utilizarse para la recristalización.

Es útil recordar que hay cierta relación entre la estructura de una sustancia y su solubilidad en distintos solventes. En general, las sustancias que contienen grupos polares son solubles en solventes polares (agua, metanol, etanol, ácido acético) y las sustancias poco polares son solubles en solventes no polares (éter de petróleo, benceno, cloroformo).

Puede ocurrir que en los ensayos descritos no se encuentre ningún solvente útil dado que la muestra puede resultar demasiado soluble o insoluble. Entonces deben probarse mezclas de solventes; el procedimiento a seguir es el siguiente: se disuelve la sustancia, en la menor cantidad posible y en caliente en uno de los solventes, luego se va agregando gota a gota y agitando el otro solvente, en el cual la sustancia es insoluble, hasta que aparezca turbiedad. Se deja enfriar entonces a temperatura ambiente y luego se coloca en un baño de hielo. Con este ensayo se determina además la proporción aproximada de los dos solventes utilizados. Cuando se realiza la recristalización del total de la muestra puede seguirse este mismo procedimiento o preparar primero la mezcla adecuada de solvente y recristalizar como si se tratara de un solvente único.

Hay que tener presente que los solventes a utilizar en la mezcla deben ser miscibles. 

Una vez hallado el solvente de recristalización se recristaliza toda la muestra. Como del ensayo anterior se tiene además una idea del volumen de solvente a utilizar, se parte de un volumen menor y se va agregando solvente poco a poco en caliente.

Cuando el volumen de solvente a utilizar es mayor de 25 mL debe utilizarse un erlenmeyer y si el solvente es volátil y/o inflamable hay que colocar un refrigerante a reflujo. Excepto cuando no hay otra posibilidad, no debe utilizarse éter etílico como solvente de recristalización porque, además de ser muy peligroso (explosivo), se evapora demasiado rápidamente y no permite un trabajo cómodo.

Si la muestra contiene partículas que no se disuelven agregando un exceso moderado de solvente, debe filtrarse la solución en caliente para eliminarlas.

Las sustancias que contienen impurezas coloreadas es conveniente recristalizar utilizando carbón decolorante. Para ello se procede como se ha descrito anteriormente pero a la solución caliente se agrega carbón decolorante de a poco hasta utilizar una cantidad no mayor de la quinta parte de la muestra. Para cada agregado de carbón es necesario retirar el recipiente de la llama o del baño de agua, porque puede producirse una ebullición violenta y proyectarse el líquido fuera del tubo, lo cual además de ocasionar pérdida de sustancias, puede dar lugar a un incendio.

Una vez agregado el carbón, se continúa el calentamiento 5 minutos más y se filtra en caliente a través de un embudo Hirsch, preparado previamente, que contiene una capa de filtercel (celite). La solución se enfría luego para la recristalización.

Para preparar un embudo con filtercel se hace una suspensión de filtercel en el mismo solvente que se emplea para recristalizar y se vuelca sobre el embudo Hirsch, que contiene un papel de filtro sobre la placa, de manera de tener una capa de filtercel de aproximadamente 1-2 mm de espesor. El filtrado debe ser límpido, si esto no ocurre debe repetirse la operación. La capa de filtercel debe quedar ligeramente humedecida con el solvente para evitar que se quiebre y pierda eficacia.

La sustancia debe recristalizarse hasta tener el mismo punto de fusión en dos recristalizaciones sucesivas. 

Sublimación.

Otro método útil para la purificación de sustancias sólidas es la sublimación. La misma se realiza a presión reducida y a una temperatura menor que la del punto de fusión de la sustancia.

Si bien este método es muy eficaz para la purificación, tiene el inconveniente de ser lento.

Purificación de sustancias líquidas.

Destilación.

La purificación de sustancias líquidas se realiza mediante destilación simple o fraccionada en la forma ya descrita (Destilación).

Como punto de ebullición se considera el intervalo de temperaturas en que destila la fracción principal sobre la cual se realizarán los demás ensayos y la identificación final. 

Este intervalo no debe ser mayor de 3°; si fuese mayor debe utilizarse una columna de fraccionamiento o redestilar la fracción principal. 

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