ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ КИПЕНИЯ
Каждая чистая жидкость кипит при вполне определенной постоянной температуре, зависящей от внешнего давления. Таким образом, постоянство температуры кипения жидкости может служить* критерием ее чистоты. Если высушенная жидкость при определенном давлении (нормальном или пониженном) полностью перегоняется при температуре, указанной в справочнике, то с известным основанием можно утверждать, что она является химически чистой. В противном случае жидкость чем-то загрязнена.
В лабораторной практике часто приходится определять температуру кипения жидкостей. Самым простым прибором для определения температуры кипения является прибор, изображенный на рис. 499. Это — круглодонная колба 1, имеющая широкое горло. Последнее закрывают пробкой, в которую вставлены термометр 2 и согнутая трубка 3. Емкость колбы 1 должна быть не менее 50 мл. Жидкость, температуру кипения которой нужно определить, наливают в количестве, равном приблизительно 1/4 объема колбы. При определении температуры кипения чистой жидкости резервуар термометра находится па небольшом расстоянии от поверхности жидкости и не должен касаться ее. Если определяют температуру кипения раствора, то резервуар термометра опускают в жидкость. Образующиеся пары жидкости уходят через изогнутую трубку 3, которую можно соединить с холодильником.
Если температура кипения жидкости не выше 90° С, то нагревать ее лучше всего на водяной бане. Если температура кипения выше 90° С, то нагревать можно при помощи маленькой газовой горелки или электрической воронкообразной печи (колбонагревателя).
* Следует иметь в виду, что жидкие азеотроппые смеси также кипят при постоянной температуре.
Наблюдения за показаниями термометра следует вести в течение не менее 15 мин и считать температурой кипения ту, которую будет показывать установившийся столбик ртути. Если взята чистая жидкость, постоянная температура кипения устанавливается быстро; если же жидкость содержит какие-либо примеси, температура кипения будет изменяться. Так как все температуры кипения, указываемые в справочниках, относятся к нормальному давлению (760 мм рт. ст.), то полученную температуру кипения также следует привести к этому давлению. Поэтому одновременно с показаниями термометра следует обязательно отмечать атмосферное давление по барометру и запись вести, например, так:
Температура кипения . . . 132° С Показание барометра . . . 753 мм рт. ст.
На основании этих данных вычисляют температуру кипения жидкости при 760 мм рт. ст. Для многих жидкостей в справочниках есть таблицы поправок температур кипения при разных давлениях для приведения их к 760 мм рт. ст.
Если же таблиц нет, то можно вычислить вероятную поправку, так как температура кипения многих жидкостей при 760 мм рт. ст. изменяется приблизительно одинаково— на 0,038° С (или 3/80) с изменением давления на 1 мм рт. ст. Если давление B, определяемое по барометру, меньше 760 мм рт. ст., то к наблюдавшейся температуре кипения следует прибавить величину, получаемую из формулы:
Если давление выше-, то вычитают величину, получаемую из формулы:
Кроме указанного прибора, требующего довольно большого объема жидкости, имеется ряд других, которые дают возможность работать с небольшими количествами ее (от 1 до 5 мл).
Аппарат, изображенный иа рис. 500, состоит из сосуда 1 диаметром 35 мм и длиной 170 мм; в него на пробке вставляют другой сосуд 2 диаметром 18 мм и длиной 170 мм. В середине этого сосуда имеется боковая загнутая внутрь трубка 3, доходящая почти до дна сосуда 2. Термометр 4 вставляют на пробке в сосуд 2 до дна его.
Для определения точки кипения в этом приборе наливают 3—5 мл жидкости в сосуд 1 и нагревают голым пламенем. Для равномерного кипения в жидкость полезно добавить 0,2—0,3 г пемзы зернами диаметром 1 мм, предварительно хорошо прокипяченной с разбавленной HCl, промытой и прокаленной. Образующиеся пары жидкости через трубку 3 поступают в сосуд 2 и выходят из него через отводную трубку 5.
Прибор очень удобен в работе и дает хорошие результаты. В особенности этот прибор пригоден для жидкостей и твердых тел с высокой температурой кипения (выше 300°С).
Если имеется всего несколько капель жидкости, ее температуру кипения можно определять при помощи прибора Сиволобова. Прибор представляет собой стеклянную трубку длиной около 100 мм и внутренним диаметром около 5—6 мм, один конец которой сужен почти вдвое и запаян. Длина суженного конца около 10 мм. При помощи капиллярной пипетки узкую часть трубки заполняют теплоносителем. В жидкость опускают запаянный с одного конца очень тонкий стеклянный капилляр такой же длины, как и основная трубка, в ка-: пилляр наливают несколько капель определяемой жидкости. К термометру прикрепляют трубку с капилляром и опускают в прибор для определения температуры кипения. Когда при нагревании температура жидкости будет близка к температуре кипения, нз капилляра начинают выделяться отдельные воздушные пузырьки. Когда будет достигнута температура кипения, из капилляра через жидкость проходит равномерный ток пузырьков. При повторении определения температуры кипения капилляр в приборе заменяют другим.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
О приборах для определения температуры кипения см. M и« х а и л о в Л. А.. Парташннкова М. 3., Зав. лаб., 23, № II, 1338 (1957); Lykos P. G., Chem. Educ, 35, Ks 11, 565 (1958).
Вайсбергер А., Физические методы органической химии, т. 1, Издатинлпт, 1950; Вейганд K-, Методы эксперимента в органичен скои химии, т. 1, Издатннлит, 1950; Черонис H., Микро- и полу* микрометоды органической химии, Издатинлит, 1960.
О микрометоде определения температуры кипения см. BoIi-1п е H., В ohm R. H., Mikrochim. Acta, Ki 2, 270 (1959); РЖХим, 1959, Ki 21, 157, реф. 74745.