Перекристаллизации из раствора

Сұрақ. Сапа және сапа көрсеткіштеріне анықтама беріңіз.

Сапа – бұл жасалынған болжам немесе негізделген қажеттілікті қанағаттандыруға қабілетті тауардың сипаты мен қасиеттердің жиынтығы. Өнімнің сапасы — бұл белгілі мұқтаждылықты қанағаттандыруға үлкен себепші болатын өнімнің пайдалылығының жиынтық ерекшелігі. Өнімнің сапалылығы тек техникалық, тауар тану ғана емес, сонымен қатар ең маңызды экономикалық санаты болып табылады. Өнімнің сапа деңгейі оның сапалық көрсеткіштері жүйесі негізінде анықталады. Бұл деңгейді анықтау үшін мұның әрбір көрсеткіштерінің сандық маңызын білу және ұқсастық өнім көрсеткіштерімен салыстыру қажет.
Сапаның көрсеткішін анықтау оның саңдық маңызын өзін өзі түсіну болып табылады. Өнімнің сапа деңгейі оның сапалық көрсеткіштері жүйесі негізінде анықталады. Бұл деңгейді анықтау үшін мұның әрбір көрсеткіштерінің сандық маңызын білу және ұқсастық өнім көрсеткіштерімен салыстыру қажет. Сапаның көрсеткішін анықтау оның саңдық маңызын өзін өзі түсіну болып табылады. Ол үшін практикада өнімнің өзіндік ерекшелігіне байланысты мына төмендегі әдістер пайдаланылады:

· өлшеуші әдіс;

· тіркеу әдісі-бұл тіркеуге және есептеуге негізделген. Тіркеу әдісі мынадай көрсеткіштермен, атап айтқанда: қауіпсіздік, патенттік-құқықтық стандарттау, сәйкестендірумен анықталуы мүмкін; есептеу әдісі — өнімнің сапасы жөніндегі көрсеткіштерді анықтау үшін арнайы математикалық үлгілерді қолдануға негізделеді;

· органолептік әдіс - адам мүшесін сезу-көру, есту, дәм, түйсінуді талдауды қамтиды. Табылған маңыздылықтың дәлдігі және растылығы адамдардың біліктілігі, даңдылығына және қабілеттілігіне байланысты;

· социологиялық әдіс-өнім, оны нақты немесе тұтынушылардың мүмкіншілігі туралы пікірлерді талдау және жинау негізінде жүзеге асырылады;

· сарапшылық әдіс-мамандар тобы арқылы іске асырылады. Мысалы, дизайнерлер, дәм айырушылар.

Практикада өнімнің сапа деңгейін бағалау үшін көрсеткіштер жүйесін пайдаланады. Онда өзіне қорытындылау және өнімнің сапасы жөнідегі жеке көрсеткіштер қосылады. Сапаны жинақтап қорыту көрсеткіштері жалпы сапада немесе кәсіпорындарда өнім сапасының деңгейін сипаттайды. Бұл көрсеткішке жататындар: сұрыптылығы; маркасы; жүктелімі; пайдалы заттың мазмұны; өнімнің дүниежүзілік стандартына сай үлесі, т.б.

Сапа көрсеткіштері.

Сапаны басқаруда көрсеткіштердің екі тобын ажыратқан жөн:

· әр түрлі саладағы сапаның көрсеткіштері;

· нақты позициялар бойынша сапа көрсеткіштерінің жүйесі.

А. Әр түрлі саладағы сапа көрсеткіштері. Көрсеткіштердің алғашқы тобы өндіріспен байланысты:

· атқарумен түзетулердің көлемі.

· Жұмыс жүктемесіндегі (нарядтағы) қателер.

· Жарамсыз деп табылған бұйымдар проценті.

Екінші топ – сапаны қамтамасыз ету.

· Қате жасалған партия проценті.

· Құрылымды өзгерту мөлшері.

· Есеп айырысудағы және шоттарды ресімдеудегі қателіктер.

· Түзету шарасын өткізгенге дейінгі циклдің ұзақтығы.

Үшінші топ – бухгалтерлік есеп:

· Мерзімі өткен төлемдер проценті;— Жаңылыс бухгалтерлік жазбалар;

· Төлем тізімдемесіндегі қателер;

· Ақпарат алу туралы өтінімдерді қанағаттандыру.

Төртінші топ – маркетинг:

· Болжамдық жорамлдың дәлдігі;

· Қате толтырылған тапсырыстар мөлшері;

· Мәмілелердегі қателер;

· Ақпарат алу уақыты.

Бесінші топ – ақпараттық қызмет көрсету:

· график бойынша шығарылмаған есеп берулер саны;

· бағдарламадан табылған қателер;

· мәтінде өзгертілгендер саны;

· Ақпаратты алу уақыт;

Сұрақ. Химиялық өнімдердің сапасын бақылау негізгі проблемалар. Мысалдар: синтетикалық дәрілік заттар, дәрілік формалар, дәрілік шөптер мен жинақтар.

Дәрілік заттардың сапасын бақылаудың негізгі екі бағыты бар:

· Өндірістік- басқа да өнімдер сияқты, препараттар өндіріс орнынан шығыр кезде күрделі бақылаудан өтеді. Өндіріс орны өнімнің сапасы мен адам өміріне қауіпсіздігіне, тұтынушы мен қауіпсіздік органдарына толығымен жауап береді.

· Мемлекеттік: дәрілік заттардың сапасын қамтамасыз ету мемлекеттің бірінші сатылы міндеттерінң бірі болып саналады. Оны мемлекеттің дәрілік заттар мен Тұтынушы қорғау құқығы туралы заңдар талап етеді. Мемлектеттің дәрілік заттардың сапасын бақылау жүйесі келесі функциялар бойынша жүзеге асады:

· Регистрация кезінде здәрілік заттардың тиімділігін, қауіпсіздігін және стандарт сапаларын бағалау;

· Алғаш өндіріліп жатқан дәрілік заттардың сапасын бағалау;

· Таңдалмалы түрде өндірістегі дәрілік заттың сапсына зерттеу жүргізу;

· Өндірістегі дәрілік заттың тиімділігі мен қауіпсіздігінің мониторингін бағалау;

Жалпы формокопейлі статьяға сәйкес фармацевтикалық зерттеудің объектілеріне дәрілер мен дәрілік заттар жатады:

· Дәрілік субстанциялар. Олар заттың формасы мен субстанция бөлігінің мөлшеріне байланысты(көбінесе микроскоптың көмегімен), пресстелуі (иілуге беріктілігі), ұнтақтардың фракциондық құрамы мен ұнтақтардың себілмелілігі;

· Дәрілік балк-өнімдер. Дәрілік заттың балк өнімі – қаптаудан басқа, технологиялық процесстің барлық сатысынан өткен дозаланған дәрілік зат. Оның бағалануы регистрациондық досьеге сәйкес жүреді.

· Дәрілік препараттар. Дәрілік заттарды зерттеу клиникаға дейінгі және клиникалық зерттеулерден, биоэквивалентті бағасы мен қауіпсіздік бағасынан тұрады.

· Медециналық бағыттағы заттар. Бұл топқа жеке қолданыстағы маскалар, емдеу прафилактикалық процедураларға қажетті заттар жатады. Зерттеу санитарлы химиялық, санитарлы гигиеналық, токсикалогиялық зерттулерді жүргізуді қажет етеді.

Фармокопейалық стаья бойынша дәрілік заттардың сапасын бақылаудың негізгі әдістеріне физикалқы, физика химиялық, химиялық, биологиялық және микробиологиялық зерттеу әдістьерін жатқызамыз.

Хмиялық әдістерге: дәлділікті, ерігішітікті, ұшқыш заттар мен судың мөлшерін анқтауға, органикалық қосылыстардағы азоттың мөлшерін анықтауға негізделген сапасыл реакцияларды жүргізу жатады.

Биологиялық әдістерге улылығын, стерильділігін, микробиологиялық тазалығын зерттеу жатады. Одан басқа, фармокопиялық әдістерге альтернативті әдістерді де қолдануға болады. Кейбір кезде фармоцевтикалық өндіріс орны Фармокопияға әлі енбеген әдіске негізделген құралды сатып алады(мысалы, рамановты спектроскопия әдісі-оптикалық дихроизм). Ауыр металдардың қоспаларын сульфидтер немесе тиацетамидтер түрінде тұндырудың фармокопиялық әдісінің айтарлықтай кемшіліктері бар. Ауыр металдардың қоспалар анықтау үшін көптеген өндірушілер, атомды абсорбционды спектрометрия және фтомды эмиссионды спектрометрия сияқты зерттеудң физика химиялық әдістерін еңгізеді.

Сұрақ.

Основным методом органической химии является органический син-тез. Для его успешного осуществления немаловажную роль играет степень чистоты исходных реагентов и растворителей. Кроме того, в ходе синтеза только в ряде случаев можно получить целевое соединение с теоретиче-ским выходом. На практике из-за побочных реакций или же вследствие ус-тановления равновесия выходы конечных продуктов бывают значительно ниже теоретического. В связи с этим для выделения полученных веществ из реакционной смеси и дальнейшей их очистки, равно как и для очистки исходных реагентов, применяют различные методы. Задача выделения ин-дивидуальных соединений является также обязательной при работе с при-родными соединениями.

Важнейшие из этих методов основаны на разделении веществ по раз-меру частиц или по плотности (фильтрация, осаждение) или же по способ-ности распределяться между двумя различными фазами (перегонка, пере-кристаллизация, возгонка, экстракция, хроматография). Иногда для разде-ления смесей используют химические реакции (ионный обмен), а также различия в скорости движения в электрическом поле (электрофорез). При-меняются и комплексные методы.

Обычными методами очистки можно достичь содержания основного вещества 99,9–99,95%. Специальными методами глубокой очистки можно уменьшить содержание примесей для органических веществ до 10^-3–10^-4 %.

Твердые вещества могут быть освобождены от содержащихся в них примесей путем перекристаллизации. В этом случае стремятся найти растворитель, растворимость в котором очищаемого вещества значительно отличается от растворимости содержащихся в нем примесей. Если трудно растворимо очищаемое вещество, то оно выкристаллизовывается в чистом виде при охлаждении горячего насыщенного раствора, в то время как примеси остаются в маточном растворе. Если трудно растворимы примеси, то выкристаллизовываются они, а основное вещество остается в растворе. В ряде случаев вещество достаточной степени чистоты может быть получено только в результате многократной перекристаллизации, причем зачастую лучшие результаты получаются при чередовании различных растворителей. Иногда вещество содержит высокомолекулярные или коллоидные окрашенные примеси, которые не могут быть отделены обычной перекристаллизацией. Тогда вещество освобождают от примесей кипячением растворов с адсорбирующими агентами, например с активированным углем. Для разделения смесей, в том числе твердых веществ, в последнее время широкое распространение получил метод хрома-тографии, основы которого были разработаны М. С. Цветом в 1903—1906 гг. Если метод разделения смесей путем кристаллизации основан на различной растворимости компонентов, то метод хроматографии основан на различной адсорбируемости из компонентов смеси каким-либо адсорбентом. Иногда это различие настолько велико, что, обработав раствор небольшим количеством адсорбента, можно полностью извлечь один компонент смеси, оставив другой в растворе. Однако в большинстве случаев различие адсорбируемости компонентов смеси недостаточно для их полного разделения при однократной обработке раствора адсорбентом. Многократная же обработка раствора небольшими количествами адсорбента неудобна и связана с большими потерями. Вместо этого раствор смеси пропускают через столб адсорбента (окись алюминия, силикагель и др.), заполняющего вертикальную стеклянную трубку. Это и есть хроматографическая колонка, предложенная М. С. Цветом. В хроматографической колонке происходит поглощение компонентов смеси адсорбентом. При этом компоненты, обладающие наибольшей адсорбируемостью, поглощаются первыми — верхними слоями адсорбента, а компоненты, обладающие меньшей адсорбируемостью, проходят дальше и задерживаются последующими слоями. Столб адсорбента с такими слоями называется хроматограммой. Далее колонку промывают серией растворителей с постепенно увеличивающейся десорбирующей способностью (петролейный эфир, бензол, хлороформ и т. д.). При этом компоненты, передвигаясь вниз с разной скоростью, разделяются гораздо 'полнее (проявление хроматограммы). Тогда компоненты смеси можно выделить, разделив слои на части механическим путем. Иногда компоненты смеси поочередно полностью вымывают из адсорбента (элюирование). Если разделение смеси двух веществ, резко отличающихся по адсорбируемо-сти, путем однократной обработки раствора сорбентом можно уподобить простой разгонке смеси двух жидких веществ на две фракции, то хроматография будет соответствовать ректификации на колонке с большим числом теоретических тарелок. Хроматографические методы разделения смесей получили особенно широкое распространение в химии сложных природных соединений, так как многие из этих соединений не перегоняются без разложения и трудно кристаллизуются. Техника хроматографии быстро совершенствуется; это особенно относится к распределительной хроматографии, в частности к хроматографии на бумаге. Так, например, используя метод меченых атомов (радиохроматография на бумаге), удается быстро разделять очень малые количества смесей. Жидкие органические вещества чаще всего разделяют иочищают перегонкой. Каждое индивидуальное жидкое вещество кипит при температуре, при которой давление его паров достигает величины атмосферного давления. Для разделения смесей жидких веществ применяется дробная, или фракционированная, перегонка, основанная на том, что образующийся пар почти всегда имеет другой состав, чем жидкая смесь, а именно: содержание вещества с большим давлением пара обычно выше в парах, чем в исходной смеси, независимо от того, какой состав имела эта смесь. Охлаждая отходящие пары веществ, последовательно собирают отдельные фракции жидкостей, содержащие в разных количествах разделяемые индивидуальные вещества. Подвергая эти фракции повторным перегонкам, можно выделить из них достаточно чистые органические вещества. Успешнее это можно осуществить с помощью так называемых ректификационных колонок. Разделение веществ перегонкой происходит тем легче, чем больше различаются парциальные давления паров разделяемых веществ. Однако в некоторых случаях, несмотря на значительную.разницу в точках кипения чистых веществ, их смеси нельзя разделить перегонкой. Причина этого явления заключается в том, что некоторые вещества образуют постоянно кипящие (азеотропные) смеси, состав паров которых не отличается от состава жидкой фазы; та,к, например, смесь 95,5% этилового спирта и 4,5% воды обладает наибольшим давлением пара (наименьшей температурой кипения) по сравнению с чистым этиловым спиртом и водой или любыми их смесями в других соотношениях. Поэтому такая смесь будет перегоняться в первую очередь, независимо от соотношения исходных компонентов. Примером постоянно кипящей смеси с наименьшим давлением пара (наибольшей температурой кипения) может служить смесь 77,5% муравьиной кислоты и 22,5% воды. В подобных случаях чистое органическое вещество получают либо обходным путем, либо удаляют второй компонент постоянно кипящей смеси, применяя какие-либо другие (химические или физические) методы. Так, например, последние 4,5% воды можно удалить из этилового спирта кипячением с окисью кальция или настаиванием над безводной сернокислой медью и последующей обработкой металлическим кальцием или магнием. Высококипящие жидкости или такие, которые при атмосферном давлении кипят с разложением, очищают перегонкой в вакууме, так как в вакууме температура кипения понижается. В настоящее время для очистки жидких веществ все шире и шире применяется метод хроматографии. Очистка газообразных органических веществ производится главным образом путем вымораживания, фракционированного испарения смесей при низких температурах, а также при помощи целого ряда химических операций, позволяющих связать имеющиеся в газообразном веществе примеси. Большие успехи достигнуты в области разделения газов хроматографическим методом. Благодаря большей скорости диффузии газов по сравнению с жидкостями скорость пропускания разделяемого газа через колонку и размеры гранул адсорбента могут быть значительно увеличены. При хроматографическом разделении газов используется также сильная температурная зависимость адсорбции. Иногда весь процесс ведут при низкой температуре, иногда— при высокой, а в ряде случаев выгодно вводить газовую смесь в охлажденную колонку, а затем вытеснять компоненты, постепенно повышая температуру. В последнее время все большее значение приобретает газо-жидкостная, или газовая, хроматография, отличающаяся тем, что в колонку вместо твердого адсорбента помещается пористый материал, пропитанный высо-кокипящей жидкостью. Разделяемые вещества (газы или жидкости в испаренном виде) пропускают через такую колонку в токе инертного газа (N2, H2, Не). Пары разных веществ задерживаются жидкой фазой по-разному, а потому выходят из колонки через разные промежутки времени.

 

 

4сұрақ

Самым простым критерием чистоты кристаллического вещества является точка его плавления, так как уже малейшие примеси вызывают ее понижение. Если очищают неизвестное вещество, то его очистку продолжают до тех пор, пока точка плавления не перестанет повышаться. При оценке чистоты жидкого вещества наиболее простым критерием является постоянство его точки кипения при постоянном давлении (при этом нельзя забывать, что постоянными температурами кипения обладают также и азеотропные смеси). Если вещество кристаллизуется при низкой температуре, то наиболее надежным критерием его чистоты является температура замерзания. Большое значение при оценке чистоты известных жидких органических веществ имеют плотность и показатель преломления. Для чистых веществ эти величины при одинаковых условиях определения всегда постоянны.

 

Возгонка (сублимация)

Некоторые твердые вещества при нагревании способны активно испаряться до достижения температур их плавления. Обратный переход паров в твердое состояние происходит сразу, минуя жидкую фазу. Такой процесс называется возгонкой или сублимацией и применяется для очистки веществ.

Возгонкой называется процесс испарения твердого вещества с последующей конденсацией его паров непосредственно в твердое вещество, минуя жидкую фазу. Возгонка возможна для веществ, давление паров которых над твердой фазой сравнительно велико. Этим свойством обладают вещества с молекулярной кристаллической решеткой, в которой действуют сравнительно слабые ван-дер-ваальсовы силы. Возгонку применяют для очистки тех органических веществ, кристаллизация которых затруднена.

Для возгонки небольшого количества вещества при атмосферном давлении его помещают в фарфоровую чашку и накрывают кружочком фильтровальной бумаги с мелкими отверстиями, проделанными иглой. Сверху помещают опрокинутую стеклянную воронку, носик которой плотно закрывают ватным тампоном (рис. 1.79, а). Чашку осторожно нагревают. Пары возгоняющегося вещества проходят через отверстия на фильтре и конденсируются на внутренних стенках воронки. Перегородка из фильтровальной бумаги защищает кристаллы чистого вещества от падения в зону нагрева.

Скорость возгонки обратно пропорциональна внешнему давлению. Для увеличения скорости процесса можно повышать

температуру, пропускать над ве- Рис. 1.79. Приборы для возгонки:

ществом слабый ток воздуха или а — при атмосферном давлении; б — в

понижать давление. Проведение вакууме

возгонки под вакуумом (рис. 1.79, б) позволяет также понизить температуру, что очень важно в случае разлагающихся веществ. Как и при любом испарении, скорость возгонки пропорциональна площади испаряемой поверхности, поэтому вещество перед возгонкой необходимо тщательно измельчить и не допускать его плавления.

Недостатками возгонки являются относительно большая длительность процесса и ограниченность применения. Однако данный метод очистки выгодно отличается от перегонки более низкой температурой ведения процесса, а от перекристаллизации — отсутствием контакта вещества с растворителем и высоким конечным выходом.

Кристаллизация

• Кристаллизация – это процесс образования и роста кристаллов из раствора, расплава или газовой фазы.

Кристаллизация и перекристаллизация вещества из раствора или расплава, а также кристаллизация из газовой фазы (сублимация, возгонка) широко применяются в лабораторной практике и в промышленности как эффективные методы очистки твердых соединений от примесей. В процессе органического синтеза образующиеся «сырые» (неочищенные) продукты могут выделяться в более или менее чистом виде при охлаждении реакционной смеси или после упаривания раствора, но требуют дальнейшей очистки, поэтому подвергаются перекристаллизации. Часто «сырой» продукт удаётся очистить только многократной перекристаллизацией, что приводит к большим потерям вещества. Поэтому желательна предварительная очистка вещества или использование другого метода очистки.

Перекристаллизации из раствора

Метод перекристаллизации из раствора основан на том, что растворимость твердых соединений в горячих растворителях намного выше, чем в холодных, а так же на различии в растворимости веществ в одном и том же растворителе. Перекристаллизация из раствора применяется в двух случаях, когда неочищенное вещество содержит хорошо растворимые или, напротив, нерастворимые примеси.

Если растворимость примеси больше растворимости основного вещества, то после проведения перекристаллизации, основное вещество будет находиться в твердой фазе, а примесь – в маточном растворе.

Когда растворимость примеси меньше растворимости основного вещества, то при нагревании из неочищенного продукта готовят насыщенный раствор в подходящем растворителе, отфильтровывают горячий раствор от нерастворимых примесей, а затем охлаждают фильтрат. В итоге выпадают кристаллы, содержание примесей в которых меньше, чем в исходном веществе.

Иногда неочищенное вещество содержит примеси, которые растворимы в данном растворителе в очень небольшой степени и поэтому частично выпадают в осадок вместе с основным веществом. Тогда достаточно чистое вещество удается получить только путем многократной перекристаллизации (дробная кристаллизация).

Растворение– это физико-химический процесс взаимодействия газа, жидкости или твёрдого вещества с жидкостью (растворителем), в результате которого образуется раствор в виде прозрачной гомогенной жидкости. При этом под влиянием молекул жидкости происходит распределение растворяемого вещества по всему объему растворителя. Этот процесс протекает до известного предела насыщения. Раствор, который находится в равновесии с растворяемым веществом и содержит максимально возможное количество этого вещества при данной температуре, называется насыщенным раствором. В насыщенном растворе устанавливается динамическое равновесие, при котором в единицу времени столько молекул переходит в раствор, сколько выделяется из раствора. В насыщенном растворе при данной температуре содержится максимально возможное количество вещества. Концентрация насыщенного раствора служит мерой растворимости вещества при данных условиях. Предельная растворимость вещества при данной температуре характеризуется коэффициентом растворимости, который показывает число граммов вещества, растворяющегося в 100 г растворителя при данной температуре. В ненасыщенном растворе содержится меньше вещества, а в пересыщенном – больше, чем в насыщенном.

Впервые пересыщенные растворы получил Т.Е. Ловиц (1794 г). Это растворы, имеющие большую концентрацию растворенного вещества, чем насыщенный раствор при тех же условиях. Они могут быть получены медленным охлаждением насыщенных растворов. Пересыщенные растворы термодинамически неустойчивы. Введение в них кристалла растворенного вещества или перемешивание способствуют выпадению избытка вещества из раствора.

На скорость растворения влияет степень измельчения растворяемого вещества. С увеличением степени измельчения увеличивается поверхность контакта между жидкой и твёрдой фазами, что ускоряет процесс.