Определение температуры затвердевания

Под температурой затвердевания понимают ту наиболее высокую температуру, остающуюся в течение короткого времени постоянной, когда вещество переходит из жидкого в твердое состояние. Температуру затвердевания определяют для веществ, имеющих низкую температуру плавления. Для химически однородных веществ температура плавления совпадает с температурой затвердевания.

Поэтому температура затвердевания может служить для оценки чистоты веществ, имеющих низкую температуру плавления или находящихся при комнатной температуре в жидком состоянии.

При процессе затвердевания часто приходится сталкиваться с явлением переохлаждения жидкости. Степень переохлаждения влияет на результаты определения. Для получения правильных результатов полезно регистрировать через определенные промежутки времени наблюдаемую температуру и строить график время - температура, получая так называемую кривую охлаждения.

В момент затвердевания вещества температура сохраняется постоянной вследствие выделения скрытой теплоты плавления. Этот процесс в разных веществах протекает различно.

Определение температуры затвердевания можно проводить в простом приборе, изображенном на рис. 9. Прибор представляет собой пробирку с внутренним диаметром около 2 см и длиной около 10 см, вставленную при помощи пробки в более длинную пробирку диаметром около 3 см и длиной примерно 12 см. Во внутренней пробирке помещают стандартный укороченный термометр с ценой деления не более 0,5 С и стеклянную или проволочную мешалку (последнее не обязательно).

Около 10 г испытуемого вещества в жидком состоянии (твердое вещество предварительно расплавляют) помещают во внутреннюю сухую пробирку и укрепляют термометр таким образом, чтобы ртутный шарик находился в середине слоя испытуемого вещества. Обе пробирки, внутреннюю и наружную, помещают в сосуд (баню), заполненный охлаждающей жидкостью, температура которой должна быть примерно на 5 С ниже ожидаемой температуры затвердевания. При постоянном перемешивании испытуемого вещества (при отсутствии мешалки допустимо перемешивание термометром) регистрируют температуру вещества каждые 30 с до затвердевания вещества в пробирке. Затвердевание может быть вызвано прибавлением кристаллика затвердевшего испытуемого вещества или потиранием термометром или мешалкой внутренней стенки пробирки. Строят график время - температура и отмечают наиболее высокую температуру, остающуюся короткое время постоянной с момента начала затвердевания вещества. Определение температуры затвердевания проводят также в приборе Жукова (рис. 10), представляющем собой стеклянный плоскодонный двустенный сосуд или сосуд Дьюара с вакуумом между наружной и внутренней стенками.

Рис. 9. Прибор для определения температуры затвердевания.

1 - толстостенная пробирка; 2 - термометр; 3 - мешалка; 4 - пробирка (воздушная баня); 5 - стакан; 6 - термометр.

Анализируемый продукт, нагретый на 10-20 С выше предполагаемой температуры плавления, наливают на 3/4 высоты в подогретый прибор Жукова. В отверстие прибора вставляют термометр, укрепленный на плотно пригнанной пробке так, чтобы ртутный шарик находился в середине слоя испытуемого продукта. Когда температура будет на 3-4 С выше предполагаемой температуры застывания, начинают регистрацию температуры через каждые 30 с. Ход определения температуры затвердевания не отличается от описанного выше. Разреженный воздух между двойными стенками сосуда является плохим проводником тепла, поэтому расплавленный продукт охлаждается медленно и равномерно, что обеспечивает точность определения.

Рис. 10. Прибор Жукова для определения температуры затвердевания.