Определение температуры плавления кристаллических органических соединений

Температура, выше которой кристаллическое органическое вещество переходит в другое фазовое соединение и превращается в жидкость, называется температурой плавления. При этом одновременно существуют и находятся в равновесии как жидкость, так и твердая фаза.

Температура плавления является физической константой, которая может быть использована как для характеристики органических соединений, так и в качестве критерия их чистоты.

Чистое вещество плавится в узком интервале температур (~0,5^оС). Если вещество содержит примеси, плавление происходит не сразу, в интервале, составляющем несколько градусов, и полное плавление вещества происходит при температуре более низкой, чем для чистого вещества.

Удобнее всего определять температуру плавления в капилляре. Прибор для определения температуры плавления состоит из внешней круглодонной (или плоскодонной) колбы, в которую опущена пробирка для термометра. К термометру присоединяется капилляр с веществом с помощью резинового кольца. Термометр вставляется в пробирку с помощью резиновой и корковой пробки с прорезью. Внешняя колба заполняется теплоносителем (вода, серная кислота, силиконовое масло). Для определения температуры плавления выше 200^оС прибор не имеет теплоносителя.

Ход работы:

Небольшое количество (несколько мг) сухого чистого вещества тонко измельчают на часовом стекле стеклянной палочкой и открытым кольцом капилляра набирают немного вещества. Чтобы сместить вещество к запаянному концу, капилляр бросают запаянным кольцом вниз в чистую сухую стеклянную трубку 50-70 см, поставленную вертикально на стеклянную пластинку. Эту операцию повторяют несколько раз до тех пор, пока в запаянной части капилляра не образуется плотный столбик вещества высотой 3-4 мм.

Капилляр закрепляют резиновым кольцом на термометре так, чтобы нижняя часть капилляра с веществом находилась на одном уровне с ртутным шариком. Термометр опускают в пробирку так, чтобы он не касался внутренних стенок и дна пробирки. Пробирку опускают в колбу с теплоносителем. Прибор нагревают на асбестовой сетке сначала быстро, а за 15-20^оС до предполагаемой температуры плавления – с такой скоростью, чтобы температура поднималась не быстрее, чем на 1-2^оС в минуту.

Если нагревать быстрее, то температура плавления окажется заниженной, т.к. шарик термометра не будет успевать нагреваться так же быстро, как и вещество в капилляре.

Чистое вещество перед плавлением немного уплотняется и плавится мгновенно, т.к. превращается в прозрачную жидкость. Интервал температур начала и окончания плавления тем меньше, чем чище вещество.

На практике допустим интервал 1-2^оС. Перед прибором для определения температуры плавления в целях безопасности следует поставить защитный экран из оргстекла.

Если определяется температура плавления известного вещества, то при прохождении измеренной и табличной констант более, чем на 3^оС, следует повторить очистку вещества.

Если необходимо идентифицировать неизвестное вещество, то для подтверждения его идентичности следует сделать пробу смешения с заведомо известным образцом предполагаемого соединения.

Для приготовления смешанной пробы на часовом стекле тщательно растирают равные количества двух веществ и определяют температуру плавления, как описано выше. Если смешанная проба состоит из двух разных веществ, ее температура плавления будет ниже температуры плавления более низкоплавкого компонента (так называемая депрессия температуры плавления). Интервал температуры плавления растянут на 5-10^оС.

Если смешанная проба состоит из образцов одного и того же соединения, депрессии температуры плавления не будет.