Способ измерения температур плавления твердого вещества

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР ПЛАВЛЕНИЯ ТВЕРДОГО ВЕЩЕСТВА, заключающийся в нагревании и измерении температуры плавящейся поверхности твердого вещества , о т д и ч а ю щ и. и с я тем, что, с целью повышения точности и повышения лроиз водитепьности измерения, а также упрощения способа, измерение температуры производят иа граниде плавящееся твердое вещество - газовая , причем увеличивают скорость нагревания до величины, при которой скорость .плав ления составляет 0,01 - 10,0 г/мин.

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1043539

3150 G 01 N 25/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕККЫЙ КОМИТЕТ СССР

re @елА@ изОБРетекий v ОткРытий (21) 2311078/18-25 (22) 09.01.76 (46) 23.09.83. Бюл. У 35 (72) В. В. Мещерин (71) Ленинградский ордена Ленина и ордена

Трудового Красного Знамени государственный университет им. А. А. Жданова . (53) 536.42 (088.8) (56) 1. Hasler Christine, 0iss, Zurich, 1972.

2. Александров Ю. И. Точная криометрия органических веществ. "Химия", 1975, с. 86—

113. (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР

ПЛАВЛЕНИЯ ТВЕРДОГО ВЕЩЕСТВА, заключающийся в нагревании и измерении температуры плавящейся поверхности твердого вещества, о т л и ч а ю щ и. и с я тем, что, с целью повышения точности и повышения производительности измерения, а также упрощения способа, измерение температуры производят на границе плавящееся твердое вещество — газовая срЕда; причем увеличивают скорость нагревания до величины, при которой скорость,план ления составляет 0,01 — 10,0 г/мин.

1I 1043

Изобретение относится к способам измерения температур плавления и определения чистоты ве. шеств и может найти применение во всех отраслях науки. и техники, связанных с получением и использованием синтетических и природ- 5 ных веществ в химии органического и полимер. ного синтеза, нефтепереработке и нефтехимии, фармацевтической и пищевой промышленности, металлургии, Известен способ измерения температур плавления твердого вещества в современной научноисследовательской и производственной практике температуры плавления твердого вещества, при его переходе в жидкое состояние, чаше всего измеряют путем нагревания и размещения датчика в нагревающей вещество среде: твердой, например тиглях и блоках, вблизи вешества, жидкой и газовой, например минеральном масле и воздухе, вблизи сосуда с веществом (1j ..

Точность этого способа ограничена тем, что измеряемые им температуры не соответствуют температурам плавления вещества, даже в условиях нагревания близких к равновесным и массах образцов вешества в доли милиграмма.

Известен также способ измерения температур плавления твердого вешества, заключающийся в нагревании вещества и измерении температуры плавящейся поверхности твердого вещества . и пути размещения датчика температуры на

30 или у плавящейся поверхности вещества в расплаве (2).

Однако при этом в ходе нагревания и плавления вешества в нем возникают температурные градиенты, которые снижают точность измерения температур плавления. Ослабить их, влияние и повысить точность измерения удается путем уменьшения массы образцов вещества и снижением скорости нагревания вещества при плавлении, что усложняет способ и не приводит к заметному увеличению его про- 40 изводительности, при условии достижения достаточно высокой точности измерения температур плавления твердого вешества.

Целью изобретения является повышение точ-45 ности и повышение производительности измерения температур плавления, а также упрощение способа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения температур плавле- 50 ния твердого вешества, заключающемуся в нагревании вешества и измерении температуры плавящейся поверхности вешества, измерение температуры производят на границе плавящееся твердое вешество — газовая среда и при 55 этом увеличивают скорость нагревания до величины, при которои скорость плавления вещества составляет 0,0) — 10,0 г/мин.

539 2

В ходе плавления образца твердого вещества расплав самопроизвольно стекает с его поверхности. При этом проводником тепловой энергии от нагревателя к плавящемуся твердому веществу становится газовая среда. Поскольку ее теплопроводность в среднем на порядок ниже теплопроводности расплава, измерение температуры на границе плавящегося твердого вешества и газовой среды позволяет повысить точность измерения и проводить его в неравновесных условиях нагревания, когда температура, создаваемая нагревателем, например, на 10о

110 С выше температур плавления вещества, а скорость плавления вещества в десятки раз больше, чем в известном способе.

Достигаемое в предложенном способе уменьшение влияния условий нагревания на точность измерения температур плавления позволяет проводить нагревание в нестрого контролируемых условиях, например при постоянной или колеблющейся в широких пределах температуре нагревателя, что .упрощает способ.

Пример 1. В измельченный образец малеииового ангидрида (ч. д. а., 3,00 г) ввели предварительно откалиброванную с точнностью + +0,05 С по ртутному термометру. медьконагантановую термопару и нагревали его от электронагревателя при 124 — 128 С. Температуры плавящегося твердого вешества измеряли и регистрировали во времени с помощью низкоомного потенциометра ПМС-48 и самопишушего потенциометра ЭПП вЂ” 17 мз, реконструированного на чувствительность 0,016 /мм диаграмной ленты.

Расплавившееся на внешней поверхности образца вещество, дренируя сквозь образец и вызывая плавление по всей внутренней его по1 верхности, вытекало из образца, тогда как плавящееся в газовой среде твердое вещество находилось в контакте с датчиком.

Через одну минуту после начала нагревания, в течение 3,5. мин самописец регистрировал строго горизонтальный, в пределах толщины пера, участок кривой плавления, отвечающий температуре 52,70 С, еше через минуту вещество расплавилось, Пример 2. Было проведено измерение температур плавления малеинового ангидрида марки ч.д.а., изготовленного .в 1968 году (ч,д,а., 1968), и малеинового ангидрида той же марки, изготовленного в 1974 году (ч.д.а., 1974). Эксперимент проводился как описано

1 в примере 1.

Результаты сведены в табл. 1

Темперагура плавления малеинового апгидри. да (ч.д.а., 1968) равна 52,35 + 0,04 С, а малеинового ангидрида (ч. д. а., 19741 †. 72,70+ .+ 0,03 С.

Опыт Образец Масса образца, Время опреде- Температура о г . ления, мин плавления, С

3,44

1 ч.д.а., 1974

2 ч.д.а., 1968

3 ч.д.а., 1974

4 ч.д.а., 1968

6,5

52,80

2,65

5,0

52,40

4,77

9,0

52,70

3,71

7,0

52,30

5,05

5 ч.д.а., 1974

9,5

52,70

4,24

6 ч.д.а,, 1968

8,0

52,40

7 ч.д.а., 1974

8 ч.д.а., 1968

52,70

5,03

9,5

4.50

8,5

52,35

3 10435

Средняя скорость плавления малеинового ангидрида составила 0,53 г/мин.

Таким образом, на основании проведенного измерения температур плавления можно различить и строго охарактеризовать разные партии одного вещества.

Пример 3. Было проведено измерение температур плавления N-фенилмалеинимида на двух стадиях очистки: после перекристаллизации из ацетона (N-ФМИ из ац.) н последо-10 вавших переплавки и измельчения (N-ФМИ плавл.)..Эксперимент проводился, как описано в примере 1.

Результать1 сведены в табл. 2.

Температура плавления N-ФМИ (из ац.) рав- 15 на 90,10 ++0,03, à N-ФМИ (плавл.) — 90,55+

+ 0,05 С.

Средняя скорость плавления И-феиилмалеинимида составила 0,29 г/мин.

Таким образом, .на основании проведенного, 20 измерения температур плавления можно различить и. строго охарактеризовать образцы од- ной партии вещества на разных стадиях очистки.

Пример 4. Было проведено измерение температур плавления нефтяных парафинов двух марок: медицинский (мед.) и mMoгенизированный (ч.). Перед определением образцы обоих парафинов бьши. измельчены. Эксперимент проводился, как описано в примере 1. 30

Результаты сведены в табл. 3.

Температура плавления парафина (мед.) равна 56,65 + +0,07 С, а парафина гомогенизированного (ч.) — 53,25 + 0,10 С.

Средняя скорость плавления парафина составила 0,40 г/мин. 35.

Пример 5. Слиток, полученный кристаллизацией, при охлаждении в жидком азоте, 5 мл бензола марки ч., после извлечения из

39 4 пробирки был насажен своей менисковой частью на измерительную часть ртутного термометра и при 20 С расплавился за 18 мин, причем за первые 11 мин измеряемая температура изменилась с 3,0 до 5,5 С, после чего резко возрасла. Повторное определение дало аналогичную кривую плавления.

Таким образом, предлагаемый способ применим для определения температур плавления и качества веществ, находящихся, при нормальных условиях в жидком состоянии.

Как видно из примеров, предлагаемый способ определения температур плавления твердого вещества отличается, прежде всего, качественным уменьшением влияния температуры на. гревающей среды на точность опредеделения, что открывает возможнооть проводить высокоточное определение температур плавления в широком интервале скоростей нагревания и масс образцов с высокой производительностью и более простыми средствами.

Все. это говорит в пользу широкого применения предлагаемого способа не только в научно-исследовательских лабораториях, но, главным образом, в промышленности для значительного увеличения возможности контроля за производством и качеством потребляемого сырья и выпускаемой продукции.

Величина экономического эффекта от внедрения предлагаемого способа в народном хозяйстве в настоящее время нами оценена быть не может.

Простота способа определения температур плавления твердого вещества позволяет на основе выпускаемой промышленностью для этих же целей нагревательной и измерительной техники за короткое время провести опытноконструкторскую разработку и испытание устройств, работающих по предлагаемому способу., Таблица 1

1043539

Таблица 2

Опыт

Образец

Масса образца, г

Время определения, мин емпература плавления, С й-ФМИ из ац.

1,89

6,5

90,10

2 N-ФМИ плавл.

90,50

2,62

9,0

19,0

3 N-ФМИ плавл.

4 й-ФМИ из ац.

5 N-ФМИ плавл, 6 N-ФМИ из ац.

7 N-ФМИ плавл.

5,52

90,60

3,19

11,0

90,10

90,60

4,07

14,0

4,94

17,0

90,15

2,60

9,0

90,50

Таблица 3

Опыт

Образец Масса образца, Время опредег ления, мин

Температура плавления, С

3,46

8,5 мед.

56,60

3,42

8,5 мед.

56,75

3,65

9,0 ч.

53,35

2,64

6,5

53,20

3,04

7,5 ч.

53,35

3,08

7,5

53,20

4,05

10,0 мед.

56,60

4,67

11,5 ч.

53 05

Составитель В. Вертоградский

Корректор Л. Бокшан

Техред Т.Фанта

Редактор Г. Волкова

Заказ 7328/46 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4