ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Определение основных физических констант из "Практические работы и семинарские занятия по органической химии" Каждое органическое соединение характеризуется постоянными физическими свойствами в определенных условиях (температура и давление). Из этих физических свойств легче всего определяются и, как правило, приводятся в химической литературе при описании отдельных соединений следующие температура плавления, температура кипения, показатель преломления, плотность, УФ, ИК и ПМР спектры (см. приложение 4). [c.81] Наиболее просто установить тождество неизвестного соединения с известным (идентификация), а также доказать его чистоту — определить его физические константы и сравнить их с имеющимися литературными данными. [c.81] Абсолютно чистое вещество можно представить себе только теоретически. В практике чистое вещество характеризуется содержанием примесей ниже определенного предела. Этот предел, как правило, составляет доли процента и менее. Интерес к чистым веществам обусловлен потребностями современной науки и техники в материалах с особыми механическими, электрическими, полупроводниковыми, оптическими и другими физико-химическими свойствами. Особенно возросли требования к чистоте технических материалов с развитием атомной энергетики и полупроводниковой электро- и радиотехники. Например, минимальная примесь может вызвать остановку ядерного реактора. В полупроводниковых материалах ничтожные следы посторонних примесей меняют величину и тип проводимости, а в отдельных случаях вообще лишают материал его полупроводниковых свойств. Получить особо чистое вещество — чрезвычайно сложная и важная технологическая задача, решенная пока для немногих веществ. Проверить чистоту вещества можно по его химическому составу и по физическим свойствам. [c.81] Определение температуры плавления в капилляре. (Вещество плавится не выше 300° С). Если в распоряжении исследователя имеется мало вещества, то нельзя непосредственно измерить температуру расплава. В этом случае с помощью лупы наблюдают плавление твердого вещества, помещенного в заплавленный с одного конца капилляр, а для возгоняющихся и разлагающихся веществ определяют температуру плавления в заплавленном с обоих концов капилляре. [c.82] Определение температуры плавления состоит в постепенном нагревании около 0,00 г вещества в капилляре, помещенном вместе с термометром в нагревательную баню, до полного расплавления пробы. Температурой плавления вещества считают интервал температуры с момента появления жидкой фазы в капилляре до момента полного исчезновения твердой фазы. [c.82] Предложено большое число конструкций приборов, цель которых — нагреть заполненный веществом капилляр. Одна из конструкций приведена в разд. 3, гл. П. [c.82] В качестве нагревательной жидкости в приборах для определения температуры плавления чаще всего применяют прозрачное парафиновое масло (температура разложения 220° С), концентрированную серную кислоту (до 230° С), смесь 70 частей концентрированной серной кислоты и 30 частей сульфата калия (до 350°), высоко-кипящую силиконовую жидкость. Устанавливают такую скорость нагревания бани, чтобы вблизи точки плавления температура повышалась примерно на 1 град/мин. В условиях равновесия температура, при которой плавится чистое вещество, совпадает с температурой, при которой расплавленное вещество затвердевает (или замерзает). Поэтому температура плавления вещества есть в то же время и температура его замерзания (если оно, конечно, плавится без разложения). [c.82] Наблюдение ведут через горизонтальный вырез, сделанный в той же плоскости, что и два вертикальных канала, и доходящий точно до канала с термометром. Боковое отверстие выреза закрыто навинчивающейся пробкой с глазком, затянутым слюдой. Освещают через другой горизонтальный канал, просверленный под углом 60° к первому. Боковое отверстие этого канала закрыто отрезком палочки из стекла пирекс, поэтому отчетливо видна натуральная окраска образца, помещенного в капилляр. Блок обогревают электричеством или горелкой передача тепла через металл теоретически идеальна. [c.83] Температуру плавления веществ ниже 0° С, обычно определяют также в капилляре. Вместо описанного выше нагревательного блока применяют охлаждающий блок . [c.83] Определение температуры плавления под микроскопом. Наблюдение плавления под микроскопом имеет определенные преимущества по сравнению с визуальным определением температуры плавления в капилляре. Под микроскопом можно проследить поведение каждого отдельного кристалла и по равномерности плавления сделать вывод об однородности и степени чистоты исследуемого вещества. Кроме того, требуется меньше вещества, чем в капиллярном методе. [c.83] По методу Кофлера несколько кристалликов вещества на предметном стекле помещают в обогревательный блок и устанавливают на столике микроскопа, через который наблюдают плавление. Температуру измеряют термопарой или термометром, нагревание регулируют реостатом, который устанавливают так, чтобы в интервале температуры плавления она возрастала на 2—4 градШин. Определение проводят быстро и с большой точностью. Особенно эффективен (за счет быстрого нагревания) этот метод для веществ, плавящихся с разложением. [c.83] Т — абсолютная температура R — газовая постоянная. [c.83] Определяя температуру кипения, необходимо знать давление, при KOTopoiff оно определялось на практике. Когда хотят знать ориентировочную температуру кипения в вакууме, основываясь на температуре кипения вещества при атмосферном давлении (и наоборот), пользуются готовыми номограммами (рис. 89). Например, чтобы определить температуру кипения вещества при 10 мм рт. ст., зная, что оно в нормальных условиях кипит при 300° С, поступают следующим образом. Через точки на линиях В и С, соответствующие этим данным, проводят прямую 1—1. Точка пересечения прямых 1—1 и А соответствует искомой температуре кипения вещества (155° С при 10 мм рт. ст.). [c.83] Температуру кипения можно определять как в паровой, так и в жидкой фазе. Определение температуры кипения в парах дает более точные результаты, так как температура пара практически не зависит от некоторых колебаний температуры внутри жидкости, неизбежных при ее нагревании. [c.84] Точную температуру кипения определяют эбуллиометрами (эбуллиоскопами). Принцип их действия основан на следующем. Жидкость нагревают до кипения в приборе с обратным холодильником и измеряют температуру. При соответствующей конструкции исключаются тепловые потери и перегрев паров. [c.84] Микрометод определения температуры кипения (метод Сиволобова) описан далее (гл. И, разд. 12). [c.84] Величину й можно также выражать отношением массы взятого вещества к массе дистиллированной воды в том же объеме и при одинаковой температуре. [c.85] Относительная плотность зависит от температуры, при которой ее определяют. Поэтому всегда указывают температуру, при которой делали определение, и температуру воды, объем которой взят за единицу. Это показывают при помощи соответствующих индексов. Например 1 означает, что относительная плотность определена при 20° С и за единицу для сравнения взята плотность воды при 4° С. В СССР принята стандартная температура 20° С все общесоюзные стандарты основаны на измерениях при этой температуре. [c.85] Относительная плотность, как правило, с повышением температуры уменьшается, с понижением — увеличивается. Этот показатель — ве-личица постоянная для каждого химического однородного вещества и для растворов при данной температуре. Поэтому по относительной плотности во многих случаях можно судить о концентрации вещества в растворе.. [c.85] Приборы для определения плотности. Плотность определяют, применяя весы Мора или Вестфаля, ареометр либо пикнометр. Определение плотности с помощью весов Мора или Вестфаля основано на законе Архимеда. Согласно этому закону сила, выталкивающая погруженное в жидкость тело, равна весу вытесненной им жидкости. Измерение проводят, сравнивая плотность данной жидкости с плотностью дистиллированной воды или другой жидкости, принимаемой за эталон. [c.85] Вернуться к основной статье