Определение температуры кипения

Под температурой кипения подразумевают интервал между начальной и конечной температурой кипения при нормальном давлении 760 мм рт. ст. Начальной температурой кипения называют температуру, при которой в приемник перегнались первые 5 капель жидкости. Конечной температурой кипения называют температуру, при которой в приемник перешло 95% жидкости. Температура кипения характеризует чистоту вещества. Химически чистые вещества кипят при строго определенной температуре. Для технических продуктов, которые являются смесями, не определяют температуры кипения.

Технической характеристикой для таких веществ служит определение объема отгона в определенном интервале температур. В зависимости от состава анализируемого продукта отгон состоит из ряда фракций, получаемых при определенных температурах. Отгон или отдельные фракции собирают в приемник, а содержание их выражают в объемных процентах к первоначальному количеству вещества.

Навеску или точно отмеренное количество испытуемой жидкости помещают в колбу Вюрца 1 (рис. 11) так, чтобы жидкость занимала не более половины объема колбы. Горло колбы закрывают пробкой с термометром 2 так, чтобы верхний край ртутного шарика находился на 1 см ниже нижнего края отводного отверстия, затем колбу укрепляют с помощью лапки в штативе.

Трубку колбы соединяют с водяным (если температура кипения ниже 150 С) или воздушным (если температура кипения жидкости выше 150 С) холодильником 3. Другой конец холодильника через аллонж соединяют с приемником 4 (колба или медный цилиндр). Для равномерного кипения в колбу 1 с жидкостью помещают стеклянные, запаянные с одного конца капилляры или кусочки неглазурованной глиняной пластинки. Начинают нагревание колбы и отмечают начальную температуру кипения; затем приемник придвигают к концу холодильника так, чтобы последний касался его стенки, и продолжают нагревание таким образом, чтобы в минуту перегонялось 3-5 мл жидкости. Перегоняют требуемый объем жидкости, отмечая конечную температуру кипения.

При работе с небольшими количествами вещества используют метод Сиволобова. По этому методу пробу вещества помещают в стеклянную трубку диаметром 5-6 мм с запаянным концом (трубка для сжигания), в которую помещен открытым концом вниз капилляр для определения температуры плавления. Трубку с капилляром закрепляют с помощью резинового кольца на термометре прибора для определения температуры плавления (см. рис. 7). При приближении к температуре кипения из капилляра начинают выделяться пузырьки воздуха. Температурой кипения считают показания термометра в тот момент, когда образуется равномерная цепочка пузырьков или когда такая цепочка внезапно обрывается при охлаждении и жидкость засасывается в капилляр. Точность определения составляет 1-2 С.

Рис. 11. Прибор для определения температуры кипения методом перегонки.

1 - колба; 2 - термометр; 3 - холодильник; 4 - приемник.

Температуру кипения небольшого количества вещества можно определять также в приборе, изображенном на рис. 12. В пробирку 2 наливают 1-1,5 мл испытуемой жидкости, термометр 4 закрепляют таким образом, чтобы его конец находился на 1,5-2 см выше уровня жидкости. В колбу 1 наливают теплопередающую жидкость, температура кипения которой не менее чем на 30-50 С выше температуры кипения испытуемой жидкости. Жидкость в колбе нагревают таким образом, чтобы температура в пробирке поднималась на 2-3 С в минуту. Как только испытуемая жидкость закипит, температура некоторое время будет оставаться постоянной. Эту температуру принимают за температуру кипения исследуемого вещества.

Определение температур плавления и кипения следует проводить с соблюдением всех мер предосторожности, обязательно надев защитные очки или пользуясь защитным экраном.

Наблюдаемую температуру кипения приводят к нормальному давлению по следующей формуле:

где Т - наблюдаемая температура кипения; Р - барометрическое давление во время опыта; к - инкремент температуры кипения на 1 мм рт. ст. атмосферного давления. Значение к зависит от температуры кипения и колеблется в пределах 0,04-0,06 (согласно Международной фармакопее при отсутствии особых указаний используют значение к=0,04).

Поскольку при определении температур плавления, затвердевания и кипения термометр не полностью погружен в жидкость (или не полностью находится в парах кипящей жидкости), необходимо внести поправку на его показания. Если t1 - наблюдаемая температура, то истинную температуру t рассчитывают по формуле:

где t2 - средняя температура выступающего столбика термометра; п - число градусов на шкале выступающего из жидкости ртутного термометра.

Рис. 12. Прибор для определения температуры кипения при малом количестве вещества.

1 - колба; 2 - пробирка с веществом; 3 - отверстие; 4 - термометр.