Probleme beim Umkristallisieren

Ausölen

	Typisches Szenarium: beim Abkühlen der in der Siedehitze gesättigten Lösung wird die Lösung milchig trüb und es scheiden sich kleine Öltröpfchen ab, die sich am Kolbenboden zu einem kleinen See sammeln. Beim weiteren Abkühlen erstarrt diese Schmelze irgendwann zu einem festen Brocken. Nun scheiden sich über dem Brocken die gewünschten Kristalle ab.
	So sieht das Resultat aus: Ein nicht so schöner brauner "Klops" am Kolbenboden und obendrüber eine Lösung mit den Kristallen, aus denen eigentlich die gesamte Substanz bestehen sollte.

Ursache

Es macht keinen Sinn, die Sättigung einer Lösung bei einer Temperatur herbeizuführen, bei der der Schmelzpunkt der umzukristallisierenden Substanz noch überschritten ist. Sie kann dann ja nur in flüssiger Form ausfallen. Wenn Sie nur Öl und gar keine Kristalle erhalten haben, sollten Sie ein Dünnschichtchromatogramm Ihrer Mischung anfertigen. Enthält Ihre Mischung nämlich viele Komponenten in vergleichbaren Mengenverhältnissen, kann eine so beträchtliche Schmelzpunktserniedrigung die Folge sein, dass es unmöglich ist, dass aus so einer Mischung noch irgendetwas zur Kristallisation zu bringen ist. Das Dünnschichtchromatogramm hilft bei der Beurteilung, ob es sich lohnt, weiter Arbeit in das Umkristallisieren zu investieren oder ob besser erst vorhergehende Reinigungsschritte durchzuführen oder zu wiederholen sind, oder ob man den Versuch am besten noch einmal ganz von vorn anfängt.

Wie erreicht man, dass die Substanz fest ausfällt?

Sofern möglich, weicht man auf Lösemittel aus, die eine ausreichend niedrige Siedetemperatur haben. Ist das nicht möglich, so kann man eben nicht aus einer in der Siedehitze gesättigten Lösung umkristallisieren, sondern muss die Lösung so weit verdünnen, dass die Übersättigung erst bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der umzukristallisierenden Substanz erreicht wird. Es ist ganz normal, dass man die richtige Konzentration durch Ausprobieren bestimmen muss und deshalb ziemlich viel Zeit damit verbringen kann, bis die Ausbeute befriedigend ist. Dazu kann es nötig sein, die verbleibende Mutterlauge einzuengen, um weitere Kristallfraktionen zu erhalten.

Soll man die überstehenden Kristalle abfiltrieren, um überhaupt erst einmal etwas in der Hand zu haben oder soll man lieber alles noch einmal in Lösung bringen?

Dafür gibt es keine klare Antwort. Zunächst hängt das vor allem davon ab, ob es gelingt, "Klops" und Kristalle sauber voneinander zu trennen. Praktikanten haben oft Angst, dass eine in Lösung gegangene Substanz, die also jetzt "unsichtbar" geworden ist, aus der Lösung möglicherweise nicht wieder herauszuholen ist. Diese Sorge ist unbegründet. Notfalls ließe sich am Rotationsverdampfer jederzeit das Lösemittel binnen Minuten entfernen. Die überstehenden Kristalle abzusaugen ist ein sehr vorsichtiges Vorgehen. Es würde aber bedeuten, dass man durch die weitere Behandlung der Mutterlauge weitere Kristallfraktionen erhält, für die sämtlichst eine separate Analytik (Dünnschicht etc.) erforderlich ist, bevor sie vereinigt werden dürfen.

Es funktioniert also doch! Die ausgeölte Mischung aus dem oberen Bild wurde mit etwas Lösemittel verdünnt und erneut bis zur homogenen Lösung erwärmt. Das Ausölen ist ausgeblieben und stattdessen gibt es nur noch kristallinen Feststoff - und das offenbar nicht mal wenig! Beachten Sie, dass die Kristalle auch hier wieder farblos sind, die Mutterlauge aber gelb!! Die Verunreinigungen, die sich beim ersten Mal in den Klops verkrochen haben, sind jetzt brav in der Mutterlauge verblieben. Deutlicher kann man es nicht machen, dass die Umkristallisation nur dann mit einem Reinigungseffekt verbunden ist, wenn sie richtig durchgeführt wird!

...Und wenn es bei mir aber trotz aller Ratschläge immer nur entweder Öl oder gar nichts gibt?

Dann muss man sich trauen, die Theorie, wie man schöne Kristalle erhält, mal beiseite zu schieben und stattdessen mal was "schräges" versuchen.

• Nach der Theorie sollte die Substanz ja aus der Lösung gleich fest ausfallen. Wenn sie sich aber gerade als Öl abgeschieden hat und das Öl gerade noch flüssig ist hilft es, den Kolben kräftig zu schütteln oder kräftig zu rühren. Wenn man Glück hat, kristallisiert das Öl schlagartig aus.
• Nach der Theorie erhält man dann besonders schöne Kristalle, wenn die Lösung langsam auskühlt. Erhalten Sie so aber immer wieder nur Öl, dann probieren Sie mal, die Lösung schockartig herunterzukühlen: Nachdem Sie die heiße Lösung präpariert haben, entfernen Sie den Rückflusskühler, verschließen den Kolben mit einem Stopfen so, dass ein kleines Stückchen Papier zwischen die Schlifflächen eingeklemmt ist und schütteln den Kolben tüchtig in einem Eis-/Kochsalzbad.

  Das eingeklemmte Papierstückchen verhindert, dass sich der Stopfen infolge des kondensierenden Lösemitteldampfs im Kolben so festsaugt, dass Sie ihn nie wieder herausbekommen und sich also die Kristalle nur von außen angucken können. Sie sollten also den Papierstreifen nicht vergessen!