3. Определение некоторых физических констант органических соединений

3.1. Определение температуры кипения

Обычно определение температуры кипения производится при перегонке вещества в процессе его очистки.

При определении температуры кипения необходимо пользоваться выверенным термометром. В процессе нагревания надо следить за тем, чтобы нагреванию не подвергались не покрытые жидкостью стенки колбы, так как при этом может происходить перегрев паров кипящей жидкости, и термометр будет показывать более высокую температуру.

Если перегонке подвергается чистое вещество, показания термометра в ходе перегонки остаются постоянным. Практически чистыми веществами считаются вещества, перегоняющиеся в интервале 1-2 ⁰С.

Перегонку заканчивают, убирают обогрев, когда в колбе остается примерно 1-2 мл жидкости, иначе колба может лопнуть.

3.1. Определение температуры плавления

Температура плавления является характерной константой для твердого вещества. При сравнении температур плавления двух веществ можно установить их тождественность. Обычно чисто вещество плавится в узком температурном интервале – от десятых долей градуса до одного градуса. Примеси в веществе часто сильно понижают температуру плавления. Этим свойством пользуются при установлении идентичности двух веществ, имеющих равные или близкие температуры плавления. Для этого тщательно смешивают равные количества двух веществ (смешанная проба) и определяют температуру плавления этой смеси. Если температура плавления останется неизменной по сравнению с температурой плавления каждого из компонентов, то делают заключение об идентичности испытуемых веществ.

Понижение температуры плавления смешанной пробы по сравнению с исходными компонентами, т.е. депрессия температуры плавления, указывает на присутствие двух разных веществ. Однако, надо иметь в виду, что изоморфные соединения не вызывают депрессии температуры плавления.

Для определения температуры плавления от 40 до 230⁰С используется прибор, изображенный на рис. 13. Это - колба с серной кислотой. В колбу вставляется специальная пробирка, в которой закреплен термометр. Отверстия на внешнем и внутреннем шлифе должны совпадать, чтобы в колбе не создавалось давления при нагревании. При определении температуры плавления в этом приборе необходимо обязательно надевать защитные очки или маску.

Вещество, температуру которого требуется определить, помещают в капилляр. Капилляр для определения температуры плавления вытягивают из нетугоплавкой тщательно вымытой трубки диаметром 5-10 мм. Полученная капиллярная нить имеет внутренний диаметр 0,8-1,0 мм. Её разрезают острым напильником на куски 40-50 мм, обращая внимение на то, чтобы линия отреза была ровной, иначе наполнение капилляра будет затруднено. Отрезок капилляра нужного диаметра запаивают с одного конца, осторожно внося его сбоку в пламя горелки. Определение температуры плавления в капилляре весьма удобно, потому что для этого используется лишь несколько милиграммов вещества. Капилляр наполняют веществом так, чтобы плотный слой его имел длину 0,5 см. Для этого вещество собирают в кучку на бумаге или часовом стекле и погружают в неё открытый конец капилляра. Небольшое количество вещества попадает внутрь капилляра. Сместить это вещество вниз, к запаянному концу капилляра, и уплотнить его можно, бросая капилляр с веществом запаянным концом вниз в стеклянную трубку длиной 60-80 см, поставленную вертикально на фильтровальную бумагу. Капилляр, заполненный веществом, прикрепляют резиновым колечком к термометру так, чтобы столбик вещества находился на уровне шарика термометра (смотри рис. 13).

Для определения температуры плавления прибор нагревают на плитке. Сначала быстро, а последние 15-20 ⁰С до предполагаемой температуры плавления нагрев регулируют таким образом, чтобы температура поднималась со скоростью не более 1 ⁰С в минуту. В противном случае шарик термометра не успевает прогреться и температура плавления окажется заниженной. Следует иметь в виду, что внешний вид вещества перед плавлением обычно несколько изменяется: оно уплотняется и между отдельными частицами могут появиться пузырьки воздуха. Затем вещество «съеживается». Этот момент считают моментом начала плавления. Когда жидкость превращается в прозрачную жидкость, плавление считают оконченным. Интервал температур между началом плавления и его окончанием называют температурой плавления данного вещества. Этот интервал тем меньше, чем чище данное вещество, на практике считают допустимым, когда вещество плавится в пределах 1-2 ⁰С.