1. Температура плавлення

Температурою плавлення вважається та температура, при якій спостерігається перша поява рідкої фази. Різниця між температурою, при якій з'являється рідка фаза, і температурою повного розплавлення речовини для чистих сполук не повинна перевищувати 0,5 °С. Незначне забруднення речовини іноді сильно знижує температуру її плавлення і плавлення відбувається в більш широкому інтервалі температур. Таке явище використовують для встановлення ідентичності двох речовин з однаковою температурою плавлення.

Для цього ретельно змішують рівні кількості двох речовин. Якщо температура плавлення цієї «змішаної проби» залишається незмінною, то роблять висновок про ідентичність обох речовин. Зниження ж температури плавлення проби служить ознакою неідентичності цих речовин. Оцінка ідентичності досліджуваної речовини за температурою плавлення змішаної проби є настільки загальноприйнятою, що цей прийом часто вважають цілком достатнім для того, щоб винести остаточне рішення.

Багато хімічних речовин плавляться з розкладанням, яке виявляється, як правило, за кольором розплаву або виділенню газів. Розкладання є хімічним процесом і температура, при якій воно відбувається, залежить, в першу чергу, від тривалості і швидкості нагрівання, а також від густини набивання речовини в капіляр, діаметра капіляра і т.п. Нерідко як характеристика речовин, які плавляться з розкладанням, у довідковій літературі приводиться величина температури плавлення з доповненням «розкл.».

Між температурою плавлення речовини і її будовою існує залежність. Так, симетрично побудовані молекули плавляться при більш високій температурі, ніж їх ізомери.

Температуру плавлення хімічної кристалічної речовини можна визначити в капілярі. Досліджувану речовину в кількості ~ 0,001 г поміщають у маленький капіляр, запаяний з одного кінця. Капіляр витягують з добре вимитої і висушеної тонкостінної скляної трубки діаметром 10 – 12 мм. Досліджувану речовину ретельно розтирають в ступці або на годинному склі. Відкритим кінцем капіляра набирають у нього небагато речовини і кидають його запаяним кінцем вниз в скляну трубку завдовжки 80 – 90 см, поставлену вертикально на лабораторний стіл. Цю операцію наповнення повторюють кілька разів до отримання в капілярі добре ущільненого стовпчика речовини висотою ~ 2 мм. Наповнений таким чином капіляр закріплюють на термометрі так, щоб проба речовини знаходилася на рівні кульки термометра. Для прикріплення капіляра до термометра застосовують гумове кільце.

Температуру плавлення летких речовин визначають в капілярах, запаяних з обох кінців.

Найпростіший прилад для визначення температури плавлення зображений на рис. 58. Він складається з круглодонної колби, яка має бічні отвори для випаровування нагрітої рідини. Капіляр разом з термометром поміщають у пробірку, вставлену в цю колбу. Шийка колби повинна бути довгою, щоб запобігти розбризкуванню рідини і зменшити погрішність у даних термометра на виступаючий стовпчик ртуті.

У порівнянні з описаним вище способом набагато краще проводити визначення температури плавлення в приладі Тіля (рис. 59), в якому здійснюється більш рівномірне перенесення тепла.

Рис. 58. Прилад для визначення температури плавлення: а – термометр з капіляром, поміщений в пробірку; б – кріплення на термометрі капіляра з речовиною.	Рис. 59. Прилад Тіля для визначення температури плавлення.

Як теплопередаюче середовище рідини використовують воду, якщо відомо, що температура плавлення досліджуваної речовини нижче 100 °С, або концентровану сірчану кислоту, яка дає можливість визначати температуру плавлення до 250 °С. При тривалому користуванні сірчана кислота темніє; для знебарвлення вносять у неї кристали селітри. Визначення температури плавлення в приладах з сірчаною кислотою вимагає обережності, оскільки у разі поломки приладу гаряча сірчана кислота представляє небезпеку. Тому при роботі з сірчаною кислотою слід одягати захисні окуляри. Окрім води і сірчаної кислоти використовують парафінове масло (температура розкладання 220 °С). Проте парафінове масло в порівнянні з сірчаною кислотою менш теплопровідне, унаслідок чого може бути нерівномірне нагрівання приладу. Найкраще користуватися силіконовим маслом. При роботі з речовиною, яка плавиться вище 300°С, не можна застосовувати масло, оскільки воно дуже швидко темніє, в цьому випадку користуються сумішшю 54,5% нітрату калію і 45,5% нітрату натрію. Така суміш плавиться при 218 °С і допускає нагрівання до 600 °С.

Після того, як прилад був зібраний, починають повільно нагрівати його на азбестовій сітці маленьким полум'ям пальника і уважно стежать за підвищенням температури і станом стовпчика речовини в капілярі. Спостерігаючи за речовиною в капілярі, відзначають всі її зміни – зміна забарвлення, розкладання, злипання, спікання, намокання і т.п. Коли досліджувана речовина починає помітно стискатися і мокнути, пальник видаляють. Початком плавлення вважають появу першої краплі в капілярі, а закінченням – зникнення останніх кристалів речовини. Для визначення температури плавлення речовин, які плавляться вище 300 °С, бажано використовувати металевий блок (рис. 60), який виготовлений з латуні або міді. Нижня частина блоку нагрівається пальником. В циліндровий канал поміщається термометр, а в пази – два капіляри з речовиною. Спостереження за плавленням у капілярах ведуть через оглядові віконця, закриті невеликими стеклами.

Рис. 60. Металевий блок для визначення температури плавлення: 1 – канал для термометра; 2 – термометр; 3 – капіляр; 4 – оглядові вікна.