3.1. Визначення температури плавлення та кипіння

Температурою плавлення називають діапазон температур, у якому відбувається перетворення твердої фази на рідину. Точніше, температура плавлення речовини — це така температура, за якою одночасно існують, та знаходяться в рівновазі обидві фази ― як рідка, так і тверда. Температура плавлення ― фізична константа, що часто застосовується як для характеристики органічних речовин, так і як критерій їх чистоти.

Відомо, що суміші речовин плавляться за більш низьких температур, ніж індивідуальні речовини, тому величина відхилення одержаної температури від довідкової є важлива характеристика ступеня чистоти одержаного продукту.

Чиста речовина починає різко плавитися за певної температури. Домішки в речовині рідко утворюють з нею тверді розчини, зазвичай вони розподіляються нерівномірно, унаслідок чого плавлення відбувається не відразу, а в інтервалі температур, який складає кілька градусів, і повне плавлення речовини спостерігається за нижчої температури, ніж у випадку чистої речовини. Таку особливість часто використовують для ідентифікації одержаної сполуки за температурою плавлення. Для цього ретельно змішують однакові кількості (по 0,1г) одержаної, очищеної перекристалізацією речовини і запропонованої ідентичної речовини, визначають температуру плавлення такої «проби змішування». Якщо «проба змішування» плавиться за такої ж температури, як і кожна речовина окремо, то ідентичність речовин вважається доведеною. Якщо ж «проба змішування» показує зниження температури (депресія), то досліджувана та відома речовини не є однакові.

Для визначення температури плавлення використовують прилад Тиле: термометр поміщають у теплопровідне середовище ― діалкілфталат, силіконове або парафінове масло або сірчану кислоту.

Речовину, для якої необхідно визначити температуру плавлення, поміщають у капіляр, запаяний із одного кінця. Капіляр для визначення температури плавлення витягують із нетугоплавкої трубки діаметром 5 ― 10мм. Одержана капілярна нитка повинна мати внутрішній діаметр 0,8―1,0мм. Шматочки капілярів необхідної довжини запаюють з одного кінця в ході обережного внесення в полум’я пальника. Капіляр заповнюють речовиною так, щоб її щільний шар займав близько 0,5 см. Для цього невелику кількість перекристалізованої речовини подрібнюють та занурюють у неї відкритий кінець капіляра. При цьому невелика кількість речовини потрапляє всередину капіляра. Переміщення речовини в бік запаяного кінця капіляра та її утрамбовування здійснюють, кидаючи капіляр запаяною частиною вниз крізь скляну трубку довжиною 90―100 см, поставлену вертикально на скляну пластинку. Так наповнюють два капіляри з речовиною і вводять їх у бічний відвід приладу Тиле таким чином, щоб проба речовини перебувала на рівні кульки термометра й щоб було видно одночасно і шкалу термометра, і вміст капілярів. Термометр занурюють у прилад для визначення температури плавлення та нагрівають: спочатку швидко, а коли показання термометра досягнуть величини на 10―15°С нижчої передбачуваної температури плавлення, регулюють нагрівання так, щоб температура підвищувалася зі швидкістю 1―2°С за хвилину. У протилежному випадку термометр не встигатиме нагріватися, в порівняно зі швидкістю нагрівання речовини в капілярі, а одержана температура плавлення буде занижена.

Температуру кипіння очищеної рідини визначають у процесі перегонки (див. розд. 2.2.1). Вузький інтервал температури кипіння речовини, що переганяється (не більше 5°С), ― гарний показник ступеня її чистоти.