5.1. Определение температуры плавления
Температурой плавления называется температура, при которой вещество из твердого агрегатного состояния переходит в жидкое. Химически чистые вещества имеют строго определенную температуру плавления. По разнице между температурой начала плавления и температурой конца плавления можно судить о чистоте продукта, поэтому при проведении анализа под температурой плавления подразумевают интервал температуры между началом плавления – появлением первых капель жидкости и концом плавления – полным переходом вещества в расплавленное состояние.
Для определения температуры плавления испытуемое вещество, предварительно растертое в ступке в порошок, помещают в запаянный с одного конца капилляр диаметром около 1 мм и длиной 50-70 мм. Для этого открытый конец капилляра погружают в испытуемое вещество. В капилляр, таким образом, попадает некоторое количество испытуемого вещества. Для уплотнения вещества капилляром постукивают по твердой поверхности или бросают капилляр несколько раз в стеклянную трубку диаметром 6-8 мм, длиной 50-60 мм, поставленную вертикально. Высота столбика вещества в капилляре после уплотнения должна быть около 3 мм.
Капилляр с веществом прикрепляют к термометру резиновым колечком и располагают так, чтобы заключенное в нем вещество находилось на уровне середины шарика термометра. Термометр погружают в колбу с нагреваемой жидкостью. В качестве нагревающей жидкости применяют для температур 100‑250 °С глицерин и различные сорта минеральных масел, а до 300 °С - силиконовое масло. Также возможно использование данной конструкции без жидкости, однако погрешность опыта будет возрастать. Термометр и капилляр не должны касаться стенок колбы. Если примерная температура плавления неизвестна, то сначала определяют интервал температур плавления нагреванием жидкости колбы со скорость 15-20 С в минуту, затем жидкость охлаждают и приступают к измерению температуры плавления. Для этого жидкость нагревают до температуры на 10‑20 С ниже предполагаемой температуры плавления вещества. Дальнейший нагрев ведут со скоростью 2‑3 С в минуту, а за 5 С до ожидаемой температуры плавления – по 0,5 С в минуту. Внимательно наблюдают за состоянием вещества. Отмечают появление первых капель жидкости или начало изменения размеров столбика вещества в капилляре и регистрируют температуру начала плавления. Конец плавления отмечают, когда исчезнут последние крупинки твердого вещества. Некоторые приборы оснащены встроенной электрической спиралью для нагревания образцов (рис. 15).
А
Б
Рисунок 15. Приборы для определения температуры плавления. А – простейший прибор для определения температуры плавления: 1 – круглодонная колба, 2 – капилляр с испытуемым веществом, 3 – пробирка, 4 – отростки для удержания пробирки, 5 – отверстие, 6 – пробка со вставленным термометром; Б – прибор ПТП для определения температуры плавления: 1 – номограмма, 2 – стакан для капиллярных трубок, 3 – вольтметр, 4 – осветитель с рефлектором, 5 – константановая спираль, 6 – блок-нагреватель, 7 – термометр, 8 – капилляр с испытуемым веществом, 9 – оптическое устройство, 10 – регулятор напряжения.
Определение может проводиться также и в приборах иной конструкции, например, столик Кофлера (рис. 16). По методу Кофлера несколько кристалликов вещества на предметном стекле помещают в обогревательный блок и устанавливают на столике микроскопа, через который и наблюдают плавление. Температуру измеряют термопарой или термометром, скорость нагревания регулируют реостатом, который устанавливают так, чтобы в интервале температуры плавления она возрастала на 2-4 С в минуту. Определение температуры плавления на приборах подобной конструкции проводят быстро и с большой точностью. Особенно эффективен (вследствие быстрого нагревания) этот метод для веществ, плавящихся с разложением. Современные приборы для определения температуры плавления полностью автоматические, определение происходит с помощью фотоэлектрического детектора.
Рисунок 16. Столик Кофлера.