Recristallisation
Les solides formés lors des étapes de synthèse ne sont jamais purs, ils renferment toujours une plus ou moins grande quantité d'impuretés.
Pour se débarrasser de ces impuretés, on utilise une méthode de purification basée sur la solubilité des impuretés dans certains solvants et à certaines températures : la recristallisation.
Principe de la recristallisation.
Les cristaux impurs doivent-être débarrassés de leurs impuretés. Pour ceci, la première opération consiste à dissoudre les cristaux dans un solvant chaud.
Les impuretés peuvent avoir trois types de comportement dans ce solvant.
- Insolubles à chaud : il suffit alors de filtrer à chaud la solution.
- Partiellement soluble à chaud comme à froid : on laisse la solution refroidir et la cristallisation se fait d'elle même. On filtre ensuite à froid.
- Très solubles à chaud et solubles à froid : ces impuretés ont tendance à cristalliser avec le produit : la recristallisation n'est pas tellement efficace : il faut la renouveler plusieurs fois.
Réalisation de la recristallisation
Schéma des différents étapes.
Choix du solvant
Dissolution à chaud
Traitement éventuel de la solution |
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Laisser cristalliser
Filtrer à froid
Sécher
Contrôler la pureté
1. Choix du solvant
Il faut savoir qu’un bon solvant de recristallisation, est un solvant où la solubilité du solide est nulle (ou presque) à température ambiante est maximale (ou presque, aussi) à la température d’ébullition du solvant de recristallisation.
Il est généralement conseillé dans le mode opératoire. Si on veut améliorer le solvant de recristallisation, il faut être patient et tester les solvants classiques puis les mélanges de solvants en tenant compte des deux facteurs principaux :
- le respect de la polarité
- le respect de l'écart de solubilité du composé à chaud et à froid
Exemples de solvant généralement mélangés
- Éthanol (méthanol) - eau
- Acétate d'éthyle - cyclohexane
- Solvants chlorés - éther de pétrole
- Acide acétique - eau
Éviter aussi les erreurs comme utiliser un solvant de température d'ébullition supérieure à la température de fusion du solide, etc...
2. Dissolution à chaud
Précaution 1. Ne jamais mettre tout le solide à recristalliser tant que l'on n'est pas certain que le recristallisation sera efficace.
Précaution 2. Ne jamais mettre un excès de solvant. Le minimum suffit. Il faut souvent mieux en rajouter que de voir perdu une quantité de solide dissoute (la quantité de solvant à mettre correspond à la limite de solubilité à température ambiante).
- Les cristaux à recristalliser doivent être secs (le solvant a généralement été distillé à l'évaporateur rotatif, et les cristaux séchés à l'étuve).
- Porter le solvant (petite quantité) à ébullition, puis y dissoudre les cristaux.
3. Traitement d'une solution trouble
Si la solution est trop colorée (alors qu'elle ne doit pas l'être), ou qu'elle contient de fines particules en suspension, un traitement préalable peut-être fait au noir de carbone. Le noir de carbone adsorbe les particules en suspension.
Réalisation
- Laisser la solution refroidir un peu, puis ajouter le charbon actif à raison de 0,5 g par 100 mL de solution.
- Filtrer à chaud.
4. Filtration à chaud
L'opération de filtration à chaud se réalise soit en plaçant un dispositif de filtration par gravité sur une plaque chauffante, soit en utilisant un chauffe-entonnoir.
Attention aux vapeurs de solvants volatiles.
5. Refroidissement et recristallisation
Si la solution refroidie trop vite, de petits cristaux impurs sont formés.
Si la solution refroidie trop lentement, la cristallisation trop lente laisse le temps aux impuretés et au solvant de venir s'enfermer dans le cristal.
On conseille de laisser la solution se refroidir lentement, puis arrivée à température ambiante, de la plonger dans un bain de glace.
Bibliographie
Charbons actifs
- Devalance J.-P. 1995 - Charbons actifs - Bull. Un. Phys., 773, p. 703-711.
Bibliographie expérimentale
- Craig R.E.R. 1989 - Rapid, Efficient Determination of Recrystallization Solvents at the Microscale Level - J. Chem. Ed., 66, p. 88-89.
