Cristalização ou recristalização

Quando já tem o cristal, porém impuro. Precipitação orientada (solubilizar o cristal).

A recristalização é um método de purificação de compostos orgânicos que são sólidos a temperatura ambiente. O princípio deste método consiste em dissolver o sólido em um solvente quente e logo esfriar lentamente. Na baixa temperatura, o material dissolvido tem menor solubilidade, ocorrendo o crescimento de cristais. O crescimento lento dos cristais, camada por camada, produz um produto puro, assim as impurezas ficam na solução. Quando o esfriamento é rápido as impurezas são arrastadas junto com o precipitado, produzindo um produto impuro. 

Devemos diferenciar entre os processos de cristalização e de precipitação de um sólido. Na cristalização, ocorre uma lenta e seletiva formação de cristais, o que resulta no composto puro, enquanto que na precipitação, um sólido amorfo é formado rapidamente da solução, misturado com impurezas e por isso deve ser recristalizado. Por esta razão, normalmente conseguimos um sólido, a partir de uma solução, que em seguida deve ser cristalizado e recristalizado, no processo de purificação.

O processo de recristalização tem por base a propriedade que muitos compostos variam a solubilidade em função da temperatura, ou seja, aumentando a temperatura da solução a solubilidade do sólido também aumenta. Por exemplo, uma maior quantidade de açúcar pode ser dissolvida em água quente em comparação à temperatura ambiente. O que você poderia esperar se uma solução concentrada de açúcar, em água quente, for colocada na geladeira? À medida que a temperatura da solução diminui a solubilidade do açúcar na água também decresce e certa quantidade de sólido começa a cristalizar.

APLICAÇÕES
A cristalização é uma operação bastante antiga, pois desde de muito anos atrás que a cristalização do cloreto de sódio a partir da água do mar é conhecida. Também na fabricação de pigmentos se usa, desde dos tempos antigos, a cristalização. Hoje em dia, a cristalização industrial surge na fabricação de sal de cozinha e açúcar, na fabricação de sulfato de sódio e de amônia para a produção de fertilizantes, na fabricação de carbonato de cálcio para as indústrias de pasta e papel, cerâmica e de plásticos, na fabricação de ácido bórico e outros compostos para a indústria de insecticidas e farmacêutica, entre muitos outros processos industriais.

A escolha do solvente

O fator crítico na recristalização é a escolha do solvente. Existem 4 importantes propriedades do solvente que você deverá levar em conta, para a recristalização: 
  1. O composto deve ser muito solúvel a quente e pouco solúvel à temperatura ambiente. Esta diferença de solubilidade, em função da temperatura, será essencial para o processo de recristalização. Por exemplo, água é excelente para a recristalização do ácido benzóico. A 10ºC, somente 2,1 g desse ácido se dissolve em um litro de água, mas a 95°C a solubilidade aumenta para 68 g/L; 
  2. As impurezas devem ser solúveis à temperatura ambiente ou insolúvel à quente e assim podem ser removidas por filtração. Desse modo, após a solução ser esfriada, alguma impureza remanescente ficará dissolvida e o filtrado será descartado; 
  3. O solvente não deverá reagir com o composto de interesse, pois esse composto seria perdido durante a recristalização; 
  4. O solvente deve ser volátil, para facilitar a cristalização e evitar que moléculas do solvente se incorporem na rede cristalina do composto.

Etapas para a recristalização de um composto:

    filtração a vácuo
  • encontre, mediante ensaios, um solvente ou uma mistura de solventes, adequado para a recristalização;
  • dissolva o sólido impuro em um volume mínimo do solvente quente (antes do seu ponto de ebulição); 
  • realize uma filtração, para eliminar impurezas insolúveis e recolha o filtrado;
  • deixe a solução em repouso, até atingir a temperatura ambiente para cristalizar o composto desejado;
  • filtre os cristais ou os micro-cristais, conforme o caso, para em seguida realizar a recristalização.

Etapas do processo gravimétrico por cristalização:

  1. Solubilizar (dissolução do cristal impuro)
  2. Separação
  3. Precipitação (Agente precipitante)
  4. Filtração (cadinho filtrante ou papel de filtro) sem lavagem
  5. Secagem (estufa, vácuo, pistola de secagem ou ao ar)
  6. Esfriamento do precipitado
  7. Pesagem do precipitado (até a pesagem constante)
Exemplo:
Quanto de massa está perdendo a cada recristalização. (Perda de 1g - teórico)

10g de amostra impura:
8g subst A + 2g subst B
1ª Recristalização (perda) -> 1g A + 1g B na água mãe

7g subst A + 1g subst B
2ª Recristalização (perda) -> 1g A + 1g B na água mãe

6g subst A pura
4g perda da amostra após a recristalização.

Se não for informado a quantidade da perda a cada recristalização, será utilizado 1 como padrão.

Não é possível recuperar 100% da substância que se quer purificar, pois sempre há perdas durante o processos envolvidos na purificação. O rendimento na obtenção da substância pura depende dos coeficientes de solubilidade dos componentes da mistura, da quantidade de cada um e da habilidade do operador.

Para se purificar uma substância pelo método de recristalização resulta em muitas perdas. Perdas estas que podem ser reduzidas, dependendo da habilidade do operador e dos coeficientes de solubilidade dos compostos utilizados.

Veja também: Tipos de Água

Fonte:

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