3.3C: Determinar qué solvente usar

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El factor más importante en el éxito de la cristalización es probablemente el disolvente elegido. Además de tener las propiedades de solubilidad cruciales para la cristalización (el compuesto debe ser soluble en el disolvente caliente y lo más insoluble posible en el disolvente frío), existen otros factores que determinan un disolvente apropiado.

Un disolvente de cristalización ideal debe ser no reactivo, económico y tener baja toxicidad. También es importante que el disolvente tenga un punto de ebullición relativamente bajo (p.p. a menudo,\(< 100^\text{o} \text{C}\) ya que es mejor si el disolvente se evapora fácilmente del sólido una vez recuperado. En el Cuadro 3.1 se muestra una lista de disolventes comunes utilizados con la cristalización. El tolueno tiene el punto\(\left( 111^\text{o} \text{C} \right)\) de ebullición más alto de la lista, y debe evitarse si existen alternativas por esta razón (así como su toxicidad y olor). Junto con la evaporación rápida, un disolvente de punto de ebullición relativamente bajo también es ideal para la cristalización, ya que minimiza la probabilidad de que un compuesto se “engrase”, donde el material sale de la solución por encima de su punto de fusión y forma un líquido en lugar de un sólido. Cuando un compuesto se licúa primero, rara vez cristaliza bien.

Cuadro 3.1: Punto de ebullición de disolventes comunes en cristalización. Nota: el éter de petróleo es una mezcla de hidrocarburos, y es muy no polar. El término “éter” proviene de su volatilidad, no de los grupos funcionales presentes.
Solvente	Punto de ebullición (°C)
Éter dietílico	35
Acetona	56
Éter de petróleo (bajo punto de ebullición)	30-60
Ligroína (éter de petróleo de alto punto de ebullición)	60-90
Metanol	65
Hexanos	69
Acetato de atilo	77
Etanol	78
Agua	100
Tolueno	111

Los solventes con puntos de ebullición muy bajos (por ejemplo, éter dietílico, acetona y éter de petróleo de bajo punto de ebullición) son altamente inflamables y pueden ser difíciles de trabajar, ya que se evaporan fácilmente. Todavía se pueden usar con cuidado, pero si existen alternativas, a menudo son preferibles.

Hay algunas tendencias generales en la predicción del disolvente apropiado para un compuesto en particular. Como el compuesto necesita ser soluble en el disolvente de ebullición, ayuda si el compuesto y el disolvente tienen fuerzas intermoleculares similares. Por ejemplo, si un compuesto puede formar enlaces de hidrógeno (alcoholes, ácidos carboxílicos y aminas), a veces puede cristalizarse a partir del agua. Si un compuesto tiene polaridad moderada a veces se cristaliza a partir de etanol. Si un compuesto es mayoritariamente no polar, a veces se cristaliza a partir de éter de petróleo o hexanos, o puede requerir un disolvente mixto.

Como puede ser difícil predecir el disolvente ideal para la cristalización, a menudo un procedimiento publicado a partir de un artículo de revista indicará el disolvente apropiado. Si no se enumera ningún disolvente, se puede predecir un disolvente apropiado usando datos de solubilidad (siguiente sección), determinarlo experimentalmente o elegirse de Perrin's Purification of Organic Chemicals,\(^4\) un libro de referencia que enumera los procedimientos de purificación para aproximadamente 5700 compuestos conocidos.

\(^4\)D.D. Perrin, W.L.F. Armarego, Purificación de Químicos Orgánicos, Prensa Pergamon, 3\(^\text{rd}\) edición, 1988.