13.9. Определение температур плавления и кипения
Определение температур плавления вещества под микроскопом происходит с применением специальных блоков нагревания. Рассмотрим схемы наиболее типичных из них.
Самый простой блок {нагревательный столик) применяют для определения температуры плавления вещества в интервале 30 -200 °С. Электронагревателем служит медное кольцо 6 (рис. 323,а), на котором расположен плоский стеклянный сосуд 3 с прозрачным силиконовым маслом. В центре верхней поверхности сосуда находится углубление для размещения нескольких кристалликов вещества, закрытое сверху покровным стеклом 2. В сосуд введена термопара 4, откалиброванная в данном блоке по реперным веществам . Медное кольцо теплоизолировано от столика микроскопа 7 асбестовой прокладкой 5.
Температуру плавления вещества отмечают в тот момент, когда грани и углы кристаллов, рассматриваемые в микроскоп 1, начинают расплываться и появляются первые микрокапли жидкой фазы.
Блок с теплоизоляционной камерой 3 (рис. 323,6) имеет два покровных стекла 6, между которыми располагают кристаллы вешества 7 и спай термопары 5, изготовленной из тонкой проволоки диаметром 0,10-0,15 мм. Место спая и вещество находятся в поле зрения исследователя (микроскоп 1). Зазор между покровными стеклами составляет всего 0,2 мм.
Рис. 323. Блоки для определения температур плавления веществ под микроскопом (а - в). Капилляр Эмиха (г) и капилляр для определения плотности вещества (д)
Сверху и снизу покровных стекол располагают электронагреватели 4 либо в виде медных колец, имеющих по бокам отростки с нихромовой спиралью, либо в виде кольцевой кварцевой трубки с такой же спиралью. В интервале предполагаемой температуры плавления вещества скорость нагрева снижают до 4 - 6 °С/мин.
Температуру плавления веществ ниже О °С определяют под микроскопом 1, предметный столик 6 которого оборудован медным плоским блоком 2 (рис. 323,в), соединенным толстым медным стержнем 7 с сосудом Дьюара 8 с жидким азотом. Запотевание предметных стекол 3 устраняют смазыванием их глицерином или нанесением тонкого слоя желатина. Зазор между предметными стеклами герметизируют смесью вазелина с парафином или другими замазками . Нижнее предметное стекло нагревают медным кольцом 5, снабженным электронагревательной спиралью, а температуру контролируют термопарой 4.
Температуру кипения жидкости (0,1 - 2,0 мл) определяют при помощи капилляра Эмиха (рис. 323,г). Конец трубки 3 диаметром 0,5 - 1,0 мм вытягивают в капилляр диаметром около 0,1 мм и длиной 10-15 мм. Обрезают его конец, полученной таким способом микропипеткой касаются капли жидкости, которая тотчас же заполняет капилляр. Конец капилляра быстро запаивают в пламени микрогорелки так, чтобы под жидкостью 2 остался маленький пузырек воздуха /. Приготовленный капилляр прикрепляют к термометру и погружают вместе с ним в жидкостную баню. В качестве бани удобно использовать химический стакан полностью обернутый асбестом, в котором с противоположных сторон прорезаны два окошка для наблюдения за пузырьком воздуха при помощи лупы или микроскопа.
При медленном нагревании бани пузырек поднимается и достигает уровня жидкости в бане в тот момент, когда термометр показывает температуру кипения жидкости, находящейся в капилляре. При первых признаках движения пузырька или столбика жидкости вверх нагревание бани прекращают. Для проверки полученного значения температуры кипения баню охлаждают на 10 - 15 °С и снова медленно нагревают. В полученное значение температуры кипения вводят поправку на атмосферное давление .
Гарсиа предложил обходиться без пузырька воздуха. По его методу жидкость в капилляр вносят баллончиком и переводят ее в запаянную часть капилляра центрифугированием. Затем капилляр, прикрепленный к термометру, погружают в баню, которую медленно нагревают до тех пор, пока на открытом конце капилляра не образуется капля жидкости, после чего нагревание прекращают, чтобы капля затянулась в капилляр.
Температура, при которой мениск жидкости в капилляре совпадает с уровнем жидкости в бане, принимают за температуру кипения жидкости, введенной в капилляр. В этом методе пространство ниже капли полностью заполнено паром жидкости, что более приближается к условиям равновесия между паром и жидкостью, чем в присутствии воздуха.