显微熔点测定仪

  仪器信息网 ·  2011-06-11 19:28  ·  37089 次点击
晶体化合物的固、液两态在大气压力下成平衡时的温度称为该化合物的熔点。也可简单理解为固体物质在大气压力下加热熔化的温度。纯粹的固体有机化合物一般都有固定的熔点,即在一定的压力下,固液两态之间的转化是非常敏锐的,自初熔至全熔的温度不超过0.5~1℃(熔程)。因此,测定熔点时记录的数据应该是熔程(初熔和全熔的温度),如123~124℃,不能记录平均值123.5℃。如果该物质含有杂质,则其熔点往往较纯粹者为低,且熔程较长。测定熔点可初步鉴定固体有机物和定性判断固体化合物的纯度,具有很大的价值。例如:A和B两种固体的熔点是相同的,可用混合熔点法检验A和B是否为同一种物质。若A和B混合物的熔点不变,则A和B为同一物质;若A和B混合物的熔点比各自的熔点降低很多,且熔程变长,则A和B不是同一物质。
测定熔点的方法有毛细管法和显微熔点测定法。
一、毛细管法测熔点
毛细管法测定熔点一般采用提勒(Thiele)管(b形管),如图1所示。管口装有具有侧槽的塞子固定温度计,温度计的水银球位于b形管的上下两叉管口之间。b形管中装入加热液体(浴液,一般用甘油、液体石蜡、浓硫酸、硅油等),液面高于上叉管口0.5cm即可,加热部位如图2-31b所示。加热时浴液因温差产生循环,使管内浴液温度均匀。
1.样品的填装
将毛细管的一端封口,把待测物研成细粉末,将毛细管未封口的一端插入粉末中,使粉末进入毛细管,再将其开口向上的从大玻璃管中垂直滑落,熔点管在玻璃管中反弹蹦跳,使样品使粉末进入毛细管的底部。重复以上操作,直至毛细管底部有2~3mm粉末并被墩紧。样品粉碎不够细或填装不结实,产生空隙导致不易传热,造成熔程变大。样品量太少不便观察,产生熔点偏低;太多会造成熔程变大,熔点偏高。
2.仪器的安装
将提勒(Thiele)管(b形管)固定在铁架台上,装入热浴液,使液面高度达到提勒管上侧管时即可。熔点管下端沾一点润湿后黏附于温度计下端,并用橡皮圈将毛细管紧缚在温度计上,样品部分应靠在温度计水银球的中部(如图1c)。温度计水银球恰好在提勒管的两侧管中部为宜。要注意的是熔点管外的样品粉末要擦干净以免污染热浴液体,如果发现装好样品的毛细管浸入浴液后,样品变黄或管底渗入液体,说明为漏管,应弃去,另换一根熔点管。
图1毛细管熔点测定示意图
装置中用的热浴液(加热介质),可根据所需的具体的温度,选用硫酸、甘油、液体石蜡和硅油等。预计温度低于140℃,最好选用液体石蜡和甘油,好的液体石蜡可加热到220℃不变色;若预计温度高于140℃,可选用浓硫酸。选用使用硫酸作加热浴液要特别小心,不能让有机物碰到浓硫酸,否则使溶液颜色变深,有碍熔点的观察。若出现这种情况,可加人少许硝酸钾晶体共热后使之脱色。采用浓硫酸作热浴,适用于测熔点在220℃以下的样品。若要测熔点在220℃以上的样品可用其它热浴液,如硅油可加热到250℃而不变色,安全无腐蚀性,但价格较贵。
3.测定熔点
首先粗测,以每分钟约5℃的速度升温,记录当管内样品开始塌落即有液相产生时(初熔)和样品刚好全部变成澄清液体时(全熔)的温度,此读数为该化合物的熔程。
待热浴的温度下降大约30℃时,换一根样品管,重复上述操作进行精确测定。
精确测定时,开始升温可稍快(每分钟上升约10℃),待热浴温度离粗测熔点约15℃时,改用小火加热(或将酒精灯稍微离开Thiele管一些),使温度缓缓而均匀上升(每分钟上升1~2℃)。当接近熔点时,加热速度要更慢,每分钟上升0.2~0.3℃。要精确测定熔点,则在接近熔点时升温的速度不能太快,必须严格控制加热速度。
记录刚有小滴液体出现和样品恰好完全熔融时的两个温度读数。这两者的温度范围即为被测样品的熔程。
每个样品测2~3次,初熔点和全熔点的平均值为熔点,再将各次所测熔点的平均值作为该样品的最终测定结果。重复测熔点时都必须用新的熔点管重新装样品。
实验完成后,一定要待熔点浴冷却后,方可将浓硫酸倒回瓶中。温度计冷却后,用废纸擦去硫酸,方可用水冲洗,否则温度计极易炸裂。
4.影响毛细管法测熔点的主要因素
(1)熔点管本身要干净,若如含有灰尘,会产生4~10℃的误差。管壁不能太厚,封口要均匀。千万不能让封口一端发生弯曲或使封口端壁太厚。因此在毛细管封口时,毛细管按垂直方向伸入火焰,且长度要尽量短,火焰温度不宜太高,最好用酒精灯,断断续续地加热,封口要圆滑,以不漏气为原则。
(2)样品一定要干燥,并要研成细粉末,往毛细管内装样品时,一定要反复墩实,管外样品要用卫生纸擦干净。
(3)用橡皮圈将毛细管缚在温度计旁,并使装样部分和温度计水银球处在同一水平位置,同时要使温度计水银球处于b形管两侧管中心部位。
(4)升温速度不宜太快,特别是当温度将要接近该样品的熔点时,升温速度更不能快。升温速度过快应慢,热传导不充分,导致所测熔点偏高。
2.13.2显微熔点测定仪测熔点
显微熔点测定仪有两种,透射式和反射式。透射式光源在热台的下面,热台上有个孔,光线从孔中透上来,视野便于观察,但热台中心有孔,热电偶不能测量热台中心的温度,因此有时温度测的不准。反射式光源在侧上方,使用的时开灯直接照射加热台,目前显微熔点测定仪多是这种结构,反射式有时视野不清不便观察,但温度测的准,制造也比较简单。图2是显微熔点测定仪实物图。
X-4显微熔点测定仪
测定熔点时取很少量的样品,用两个盖玻片夹住样品(盖玻片使用前,需用脱脂棉球沾丙酮或酒精擦拭干净并吹干),轻轻研磨,让样品形成很薄的一层。放置在热台中央,盖上热台上配的玻璃片(防止挥发样品污染物镜),调整显微镜焦距和样品位置,直到视野清楚并能观察到样品。样品最好分散为很小的颗粒,能看清颗粒形状即可,颗粒太小不利于观察,颗粒太大测量不准,更不能形成一片。若样品堆积在一起,导热不均匀,熔点测不准,熔程也会变长。
加热时,通过调节电压控制升温速度。开始升温速度可快一些,快接近预计熔点
温度时缓慢升温,与毛细管法一样。当颗粒形状变圆或出现明显液滴时记录初熔点,视野内完全变成液体时记录终熔点。有些样品在低于熔点的温度会发生晶型的转变,遇到这种情况时需要准确判断是达到初熔点,还是晶型变化。
不同型号的熔点测定仪使用方法和操作步骤不同,但大同小异。使用前最好仔细阅读仪器使用说明书,小心操作,仔细观察。

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