2.2.14. Температура плавления - капиллярный метод

Температура плавления, определенная капиллярным методом, представляет собой температуру, при которой последняя твердая частичка уплотненного столбика вещества в капиллярной трубке переходит в жидкую фазу.

• Весь процесс плавления протекает в течение определенного промежутка времени и определенного интервала температур: начало плавления - появление первой капли жидкости и конец плавления (температура плавления) - полный переходо вещества в жидкое состояние. Этот интервал температур, не должен превышать 2^оС, если нет других указаний в частной статье.

# Целый ряд органических соединений при плавлении разлагается (происходит резкое изменение внешнего вида вещества, например вспенивание). Такую температуру называют температурой разложения. Она в значительной мере зависит от скорости нагрева, поэтому при определении температуры разложения в частных статьях указывают скорость нагрева.

• Капиллярный метод применяют для определения температуры плавления твердых веществ, легко превращаемых в порошок.

Если нет других указаний в частной статье, тот же прибор и методику применяют для определения других показателей, таких как образование мениска, диапазона плавления или температуры разложения, характеризующих поведение вещества при плавлении.

Прибор. Составными частями прибора являются:

• стеклянный сосуд (# круглодонная колба из термостойкого стекла емкостью 100-150 мл, длина горла - 20 см и диаметр горла - 3-4 см), содержащий жидкость (например, воду, вазелиновое или силиконовое масло), используемый в качестве бани и оснащенный подходящим устройством для нагрева;

• # пробирка из термостойкого стекла, вставленная в стеклянный сосуд (колбу) и отстоящая от дна сосуда (колбы) на расстоянии 1 см; диаметр пробирки -2-2,5 см.

• устройство для перемешивания, обеспечивающее одинаковую температуру внутри бани; _о

• термометр с меткой погружения и ценой деления не более 0,5^оС. Разность между верхним и нижним_о делениями термометра в области измеряемой температуры - не более 100^оС;

• запаянные с одного конца капиллярные трубки из безщелочного прочного стекла, диаметром от 0,9 мм до 1,1 мм и толщиной стенок от 0,10 мм до 0,15 мм.

# Во время определения температуры плавления ни колба, ни пробирка не должны быть закрыты герметически.

Методика. Если нет других указаний в частной статье, тонкоизмельченное в порошок вещество сушат в вакууме (статья2.2.32., способ b) над силикагелем безводным Р в течение 24 часов. Достаточное количество вещества помещают в капиллярную трубку до получения уплотненного столбика высотой от 4 мм до 6 мм. Необходимое уплотнение вещества при заполнении капиллярной трубки можно получить, если ее несколько раз бросить запаянным концом вниз в стеклянную трубку длиной не мене 1,0 метра, поставленную вертикально на твердую поверхность. # Во внутреннюю пробирку прибора помещают термометр так, чтобы конец его отстоял от дна пробирки на 1 см. _о

Повышают температуру бани приблизительно на 10^оС ниже предполагае_омой температуры плавления и затем продолжают нагревание со скоростью около 1^оС в минуту. Когда температура достигнет значения на 5^оС ниже предполагаемой температуры плавления, помещают капиллярную трубку с веществом в прибор, # опуская ее на нитке или другим каким-либо способом, например, быстро вынув термометр, прикрепляют к нему капилярную трубку с веществом с помощью резинового колечка или тонкой проволоки и снова вносят в прибор. Нагревание регулируют так, чтобы к моменту плавления была достигнута необходимая скорость подъема тем_о пературы для веществ, устойчивых при нагревании: _о

0,5-1 _о^о в минуту - при определении температуры плавления ниже 100^оС;_о

1-1,5^о в минуту - при определении температуры плавления от 100^оС до

1,5-2^о в минуту - при определении температуры пла_овления в_оыше 150^оС, для веществ, неустойчивых при нагревании - от 2,5^оС до 3,5^оС в минуту. При использовании прибора, описанного выше, капиллярную трубку погружают в баню так, чтобы ее запаянный конец находился на уровне центра шарика термометра, метка погружения которого находится на уровне поверхности жидкости. Отмечают температуру, при которой последняя твердая частичка перейдет в жидкую фазу.

• Проводят не менее двух определений. За температуру плавления принимают с_ореднее значение. Расхождение между определениями не должно превышать 1 ^оС.

Градуировка прибора. Для градуировки прибора используют подходящие вещества, пригодные для этих целей.

• Допускается применение других приборов, использующих капиллярный метод, если показано, что точность и правильность измерений будут не хуже, чем в случае применения прибора, описанного выше.

15. ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ - ОТКРЫТЫЙ КАПИЛЛЯРНЫЙ МЕТОД

Для некоторых веществ определяют температуру разжижения, называемую обычно температурой плавления.

• Открытый капиллярный метод применяют для веществ, имеющих аморфную структуру, не растирающихся в порошок и плавящихся ниже температуры кипения воды, таких как жиры, воск, парафин, вазелин, смолы.

Определение проводят следующим методом.

Используют стеклянную капиллярную трубку, открытую с обоих концов, длиной около 80 мм, наружным диаметром от 1,4 мм до 1,5 мм и внутренним диаметром от 1,0 мм до 1,2 мм.

Вещество, предварительно обработанное, как указано в частной статье, помещают в каждую из пяти капиллярных трубок (# капиллярную трубку, открытую с обоих сторон, погружают в вещество так, чтобы оно заполнило нижнюю часть трубки) в количестве, достаточном для формирования в каждой трубке столбика высотой около 10 мм. Трубки оставляют на определенное время при температуре, указанной в частной статье.

_о Прикрепляют одну из капиллярных трубок к термометру с ценой деления 0.2^оС таким образом, чтобы вещество находилось в непосредственной близости к шарику термометра.

Термометр с прикрепленной капиллярной трубкой помещают в стакан таким образом, чтобы расстояние между дном стакана и нижней частью шарика термометра составляло 1 см. Стакан наполняют водой таким образом, чт_ообы высота слоя составляла 5 см. Повышают температуру воды со скоростью 1^оС в минуту.

За температуру плавления принимают температуру, при которой вещество начинает подниматься по капиллярной трубке. В тех случаях, когда столбик вещества не поднимается в капилляре, за температуру плавления принимают температуру, при которой столбик вещества в капилляре становится прозрачным.

Повторяют эту операцию с четырьмя другими капиллярными трубками и рассчитывают результат как среднее из пяти показаний.

16. ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ - МЕТОД МГНОВЕННОГО ПЛАВЛЕНИЯ

• Метод мгновенного плавления применяют для твердых веществ, легко превращаемых в порошок.

Температуру плавления по этому методу рассчитывают по формуле:

2 '

где:

t1 - первая температура;

t2 - вторая температура, определяемая в условиях, приведенных ниже.

Прибор. Прибор состоит из металлического блока, изготовленного из материала, обладающего высокой теплопроводностью и не взаимодействующего с испытуемым веществом, например, из латуни. Верхняя поверхность блока должна быть плоской и тщательно отполированной. Блок равномерно нагревают по всей массе газовой горелкой с микрорегулировкой или электрическим нагревателем с тонкой регулировкой. Блок имеет достаточно широкую цилиндрическую полость для размещения термометра, столбик ртути которого должен находиться в одном и том же положении как при калибровке, так и при определении температуры плавления испытуемого вещества. Цилиндрическая полость размещена параллельно отполированной верхней поверхности блока и на расстоянии около 3 мм от нее. Прибор калибруют, используя подходящие вещества с известной температурой плавления. _о

Методика. Блок быстро нагревают до температуры на 10^оС ниже предполагаемой те_омпературы плавления и затем устанавливают скорость нагревания около 1^оС в минуту. Несколько частиц тонкоизмельченного в порошок вещества, высушенного в вакууме (2.2.32., способ b) над силикагелем безводным Р в течение 24 часов, бросают через равные промежутки времени на поверхность блока в непосредственной близости от шарика термометра, очищая поверхность после каждого испытания. Записывают температуру t₁, при которой вещество плавится мгновенно при соприкосновении с металлом. Останавливают нагревание. Во время охлаждения через равные промежутки времени бросают несколько частичек вещества на поверхность блока, очищая ее после каждого испытания. Записывают температуру t2, при которой вещество прекращает мгновенно плавиться при соприкосновении с металлом.

Градуировка прибора. Для градуировки прибора используют подходящие вещества, пригодные для этих целей.