4.4. Определение температуры плавления

Температурой плавления вещества называется температура, при которой твердое вещество находится в равновесии с собственным расплавом. Большинство чистых твердых веществ плавятся при строго определенной температуре. Температура плавления является во многих случаях характерной константой индивидуального кристаллического вещества. Определение температуры плавления используют для суждения о чистоте вещества, а также идентичности какому-либо известному соединению.

Очистку вещества методом перекристаллизации повторяют до тех пор, пока температура его плавления не перестанет изменяться.

В большинстве случаев наличие примеси высокоплавкого вещества при очень малом содержании снижает температуру плавления основного вещества, а при увеличении содержания примеси начинается повышение температуры плавления смеси. Однако имеются вещества, смеси которых при всех соотношениях плавятся при повышенной температуре.

Температура плавления не может использоваться для определения чистоты и идентификации органических соединений, плавящихся с разложением из-за плохой воспроизводимости температуры разложения, которая очень сильно зависит от скороcти нагревания.

Точное определение (с точностью до 0,01) температуры плавления возможно только путем снятия кривых плавления, для чего требуется большое количество вещества.

При простых способах определения температуры плавления, в том числе и в капилляре, точность определения ее достигает 1. Из-за разности теплопроводности вещества и ртути температура плавления зависит от скорости нагрева вблизи точки плавления. Чем меньше температурный интервал плавления, тем точнее определяется температура плавления.

По ГОСТ 18995.4 «Продукты химические органические. Методы определения интервала температуры плавления» предусматривается быстрое нагревание теплоносителя до температуры на 20-30 ниже ожидаемой температуры плавления, затем в прибор помещают термометр с капилляром, в котором находится исследуемое вещество, так, чтобы ни термометр, ни капилляр не касались дна и стенок пробирки. Нагревание продолжается в интервале следующих 10-20 со скоростью 2 в минуту, в интервале следующих 5 – со скоростью 1 в минуту и, наконец, в пределах последних 5 – со скоростью 0,5 в минуту. Для разлагающихся веществ скорость нагревания в пределах последних 10-15 должна составлять 2-4 в минуту. При нагревании наблюдаются три момента: вначале происходит усадка вещества, затем спекание, сопровождающееся появлением мельчайших капелек жидкости, и, наконец, плавление – появление жидкости наряду с твердым веществом.

За начало плавления принимается первое появление жидкой фазы, образующей мениск, а за конец плавления – момент полного расплавления вещества. Интервал между температурами начала и конца плавления считается интервалом температуры плавления вещества.

Допустимое расхождение между результатами двух параллельных определений не должно превышать 0,5.

В показания термометра вносится поправка на выступающий столбик ртути термометра.

Совпадение температуры плавления исследуемого вещества с данными литературных источников еще не может считаться достаточным доказательством идентичности, так как различные вещества обладают одинаковыми температурами плавления. Кроме того, при работе с различными приборами расхождение в температуре плавления может достигать двух градусов, а при работе разных лиц на одном и том же приборе – одного градуса.

Более точно можно судить об идентичности полученного вещества предполагаемому по «пробе смешения»: тщательно растирают и смешивают в ступке или на пластинке в равных небольших количествах полученное вещество с предполагаемым идентичным ему соединением и определяют температуру плавления этой смешанной пробы. Если вещества различны, то они будут примесями по отношению друг к другу и температура плавления этой смешанной пробы будет ниже температуры плавления чистых веществ. Если же «проба смешения» плавится при той же температуре, что и каждое вещество в отдельности, то идентичность веществ многие исследователи считают доказанной. Чтобы точно доказать идентичность веществ только по температуре плавления, необходимо повторить определение температуры плавления смеси, изменив соотношение компонентов.

Проводят пробу плавления смеси такой пары веществ, температуры плавления которых отличаются друг от друга лишь в пределах возможной ошибки, то есть примерно  5.

Таким образом, об идентичности двух веществ можно судить только в том случае, если температура плавления смешанной пробы при соотношении 1:1 и любом другом совпадает с температурами плавления каждого вещества в отдельности.