Способ определения молекулярной массы нелетучих веществ

 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ

НЕЛЕТУЧИХ ВЕЩЕСТВ

Изобретение относится к физикохимическим исследованиям свойств вещества и может быть использовано для определения молекулярной массы исследуемого нелетучего вещества при лабораторных исследованиях, для контроля степени чистоты получаемого известного вещества в химической промышлен-. ности, при физико-химических исследованиях свойств растворов веществ о и т.п.

По основному авт. св. N 693.188 известен способ определения молекулярной массы вещества. Способ определения заключается s следующем.

В эбуллиоскоп, состоящий из перегонной колбы, прямого и обратного холодильников, градуированного мерного приемника, вводят растворитель, размещают термометр Бекмана. Для равномерного кипения в перегонную колбу эбуллиоскопа насыпают 100-150 кусочков битого неглазурированного фарфора. Растворитель нагревают до кипе2 ния. В процессе фазового перехода в точке кипения растворителя перегоняют определенное количество пробы растворителя в градуированный мерный приемник. Во время перегонки раствори. теля регистрируют по .термистору Бекмана температуру фазового перехода в точке кипения растворителя для каждого его текущего количества в эбуллиоскопе, 300-400 значений. Определяют среднюю температуру фазового перехода в точке кипения растворитвля.

В отогнанном количестве пробы растворителя растворяют навеску вещества, не прерывая перегонки. Полученный раствор нагревают и при температуре кипения возвращают в эбуллиоскоп. 8 процессе фазового перехода растворителя в точке кипения раствора отгоняют определенное количество равных порций растворителя из раствора в градуированный мерный приемник, при равномерном непрерывном кипении, фиксированном давлении многократно ре3 88 гистрируют для каждого текущего количества раствора в збуллиоскопе температуру фазового перехода растворителя в точке кипения раствора, 30-40 значений для каждой порции. Для каждого текущего количества раствора определяют среднюю температуру фазового перехода растворителя в точке кипения раствора. для каждой текущей концентрации определяют текущее значение молекулярной массы по формуле

М = Е Е;m (С!)

О

1 где И вЂ” текущее значение молекулярной массы;

С; — промежуточная текущая концентрация раствора;

ЬТ1 — промежуточное значение изменения температуры в точке кипения;

Š— постоянная прибора.

Затем по текущим значениям рассчитывают среднее значение молекулярной массы

Однако для получения результатов высокой точности по известному способу необходимо произвести большое количество регистраций температуры кипения растворителя (300-400 значений), раствора (300-700 значений), произвести большое количество вычислений.

Однако эти числа и расчеты являются лишь частью того количества чисел и расчетов, которое можно произвести и зарегистрировать, если непрерывно производить измерения температуры кипения," текущих значений объемов при непрерывной перегонке растворителя, используя датчики температуры, объема и ЭВИ, тем самым повысить точность определений молекулярной массы. С другой стороны, кипение раствора как процесс и как состояние по известному способу реализуют без сравнительного одновременного параллельного кипения растворителя в те же моменты времени.

Поэтому не удается учесть непосредственно изменение температуры кипения раствора и Растворителя одновременно в течение всего опыта в данных условиях.

Цель изобретения — повышение точности определения молекулярной массы исследуемого вещества, устранив описанные недостатки.

Поставленная цель достигается тем, что наряду с Рабочим растворителем вводят контрольный Растворитель. Ра3727

4 бочий растворитель вводят в рабочий сосуд, контрольный растворитель вводят в контрольный сосуд установки.

Размещают рабочий, контрольный термо5 метры Бекмана, дифференциальный датчик температур в рабочем и контрольном сосудах, подготавливают установку к работе. На первой стадии известного способа при постоянном кипении производят непрерывную, равномерную, прямую, параллельную, одновременную перегонку контрольного и рабочего растворителя со скоростью 0,0010,03 мл/с (т.е. 1-2 капли в с), обеспечивающей достижение соответственных состояний контрольного и рабочего растворителей. Контрольный растворитель перегоняют в контрольный, рабочий растворитель перегоняют в рабочий мер20 ные градуированные приемники. Непре.Рывно во времени измеряют текущие объемы отогнанных порций контрольного и рабочего растворителей с помощью мерных градуированных контроль25 ного и рабочего приемников и контрольного и рабочего датчиков объема. Непрерывно для каждых соответственных текущих объемов контрольного и рабочего растворителей измеряют и регистрируют текущую температуру фазового

39 перехода при кипении и перегонке растворителей с помощью контрольного и рабочего термометров Бекмана и дифференциального датчика температур.

Определяют средние текущие темпе35 ратуры кипения контрольного и рабочего растворителей. На второй стадии производят растворение навески вещества в отогнанных порциях рабочего растворителя, полученный раствор вводят при температуре кипения в остаток неотогнанного рабочего растворителя, параллельно производят введение отогнанных порций контрольного растворителя при температуре кипения в остаток неотогнанного контрольного растворителя. На третьей стадии при кипении производят непрерывную, равномерную, прямую, параллельную, одновременную перегонку контрольного

5о растворителя из растворителя, рабочего растворителя из рабочего раствора с первоначальной скоростью 0,0010,03 мл/с (т.е. 1-2 капли в с),обес.— печивающей достижение соответствен-. ных состояний контрольного растворителя и рабочего раствора. Непрерывно

so времени измеряют объемы отогнанных порций контрольного растворителя

883727 и растворителя из рабочего раствора.

Непрерывно во времени для каждых соответственных и равных объемов контрольного растворителя и растворителя в рабочем растворе измеряют и регистрируют температуру фазового перехода растворителя при одновременном кипении и перегонке контрольного растворителя и рабочего раствора. Сигналы датчиков объема отогнанных порций 10 контрольного растворителя и рабочего растворителя из раствора, дифференциального датчика температуры усиливают, градуируют, преобразуют, подают на вход ЭВИ. Расчет молекулярной мас- ts сы с помощью ЭВИ производят по программе вычислений, а расчет молекулярной массы вещества по измеренным параметрам вручную производят по известным формулам. 20

Согласно предлагаемому способу молекулярную массу определяют через следующие основные операции: кипячение в открытой системе контрольной и рабочей проб растворителя и непрерывная, равномерная, прямая, параллельная, одновременная отгонка растворителя из контрольной и рабочей проб растворителя; непрерывное измерение и регистрация температуры ки- Зф пения контрольной и рабочей проб растворителя при непрерывной, равномерной, одновременной, прямой отгонке растворителя из контрольной и рабочей проб растворителя; непрерывное измерение и регистрация текущих объемов контрольной и рабочей проб растворителя, текущих объемов отогнанных порций контрольного и рабочего растворителя; кипячение в открытой системе раствора рабочей пробы и растворителя контрольной пробы, непрерывная, равномерная, прямая, параллельная, одновременная отгонка растворителя из рабочего раствора и растворителя из растворителя контрольной пробы; непрерывное измерение и регистрация текущих объемов, температуры кипения раствора рабочей пробы, растворителя контрольной пробы при одновременном кипячении в открытой системе и при непрерывной, равномерной, прямой, одновременной отгонке растворителя из рабочего раствора и контрольного растворителя; статиСтический расчет молекулярной массы вещества для соответственных состояний растворителя контрольной и раствора рабочей проб по .опытным определениям текущих объемов, температур кипения контрольного раст" ворителя, рабочего растворителя, рабочего раствора и известной навеске вещества.

Пример. Определяется молекулярная масса химически чистой сахарозы. В эбуллиоскоп, состоящий из рабочего и контрольного перегонных сосудов, каждый из которых соединен с прямым и обратным холодильниками, рабочим и контрольным градуированными приемниками, вводят по 2800 мл дистил" лированной воды, вставляют рабочий и контрольный термометры Бекмана, дифференциальный датчик температур. Для равномерного кипения в перегонные сосуды вводят по 100-150 кусочков прокаленного битого неглазурированного фарфора. Растворитель нагревают до кипения. В процессе фазового перехода в точке кипения растворителя перегоняют определенное количество пробы растворителя в градуированные рабочий и контрольный приемники со скоростью

0,03 мл/с. Во время равномерной перегонки растворителя многократно регистрируют по термометрам Бекмана температуру кипения растворителя для каждого его текущего количества в рабочем и контрольном сосудах эбуллиоскопа. Onpepeas;ex по показаниям термометров среднюю температуру кипения растворителя в каждом сосуде. Сигнал от дифференциального датчика температур равен нулю. В отогнанном количестве пробы растворителя из рабочего сосуда растворяют навеску вещества 230,0349 г сахарозы, не прерывая равномерной перегонки. Полученный раствор, нагретый до температуры кипения, возвращают в рабочий сосуд эбуллиоскопа. Отогнанное количество пробы растворителя из контрольного градуированного приемни-" ка возвращают в контрольный сосуд.

Для получения сигналов датчиков текущего объема растворителя в пустые рабочий и контрольный градуированные приемники вводят электроды датчиков, равные пробы раствора электролита (30-50 мл), включают источник питания датчиков, блок измерителей и преобразователей сигналов датчиков, выходы датчиков объема подключают к входам

ЭВИ. В процессе фазового перехода в точке кипения раствора перегоняют определенное количество пробы раствори" теля (например 300 мл по 10 мл) из раствора в рабочем сосуде в рабочий градуированный приемник, многократно

883727 регистрируют для каждого текущего количества раствора текущую температуру Фазового перехода в точке кипения. Для каждого текущего количества раствора определяют среднюю текущую температуру Фазового перехода в точке кипения. Одновременно с кипением раствора продолжают равномерную перегонку определенного количества (по

10 мл, всего 300 мл) растворителя из контрольного сосуда в контрольный градуированный приемник. Для каждого текущего количества растворителя в контрольном сосуде в те же моменты времени, что и для раствора, определяют текущую температуру фазового перехода в точке кипения. Для каждой текущей концентрации вещества в рабочем сосуде, по средней текущей температуре фазового перехода в точке кипения раствора и средней текущей температуре фазового перехода в точке кипения растворителя, по среднему и среднему текущему значениям температуры кипения растворителя в конт25 рольном сосуде определяют текущее и среднее значения молекулярной массы по Формулам а 1000

Mp,e =E„G Р (1) р.

Зв

Икс () -и И и

СР и ) (3) 35

Тр,с = Tp,Е - .Т,,p..р, (4) TT — Ти p Tî р,ср (5) Т . = "Тт — 1 к,e - Тр.й (6) где t1pg — молекулярная масса, рассчитанная по показаниям рабочего термо- 40 метра Бекмана; M „ g — молекулярная масса, рассчитанная по показаниям рабочего с учетом показаний контрольного термометров Бекмана; Š— эбуллиоскопическая константа растворителя; 45 а — навеска вещества; hTp, — приращение температуры фазового перехода в точке кипения без учета показаний. температур по контрольному термометру; kg — приращение температуры фазо- 5о вого перехода в точке кипения с учетом показаний температур по контрольному термометру„ Gc — текущее количество растворителя в рабочем и контрольном сосудах отдельно; То,pg — сред- 55 нее текущее значение температуры фазового перехода в точке кипения растворителя в рабочем сосуде; Т,p,îðсреднее значение температуры фазового перехода в точке кипения растворителя в рабочем сосуде; Тк — среднее текущее значение температуры Фазового перехода в точке кипения растворителя в контрольном сосуде; Тк cp — среднее значение температуры Фазового перехода в точке кипения раствор .геля в контрольном сосуде; Т,е — среднее .текущее значение температуры Фазового перехода в точке кипения раствора в рабочем сосуде; ЛТ вЂ” разница показаний настройки рабочего.и контрольного термометров Бекмана по температуре фазового перехода s точке кипения чистого растворителя.

Для каждого текущего объема растворителя, измеренного с помощью датчиков объема, одновременно с многократной регистрацией температур кипения растворителя, раствора, контрольного растворителя с помощью рабочего и контрольного термометров Бекмана производят. непрерывные в течение всего опыта замеры температуры кипения растворителя, раствора, контрольного растворителя с помощью дифференциального датчика температур. Усиленные, проградуированные сигналы дифференциального датчика, датчиков текущего объема растворителя в рабочем и контрольном сосудах эбуллиоскопа, эквивалентные hTg u Gg соответственно, подаются на вход АВИ-ИН-7И, которая производит расчеты текущих значений молекулярной массы исследуемого вещества по программе вычислений.

Таким образом, погрешность определений молекулярной массы предлагаемым способом составляет 0,3113, что хорошо согласуется с химической чистотой взятой для исследования сахарозы.

Полученные значения молекулярной массы превосходят на порядок по точности и достоверности определений значения молекулярной массы, полученные известными способами.

Применение предлагаемого способа определения молекулярной массы вещества обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: повышенную на порядок точность определений молекулярной массы; быстроту определений при данной точности, так как один опыт по данному способу эквивалентен десяткам опытов по известным способам; надежность и достоверность результатов благодаря воспроизводимости текущих

9 883727

Формула изобретения

Составитель Е. Устюжанин

Редактор П. Ортутай Техред И.Нинц

Корректор С. Шекмар ираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., д. 4/5

Заказ 10212/65 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 значений молекулярной массы; простоту и .доступность способа для любой лаборатории; возможность применения

ЭВМ.

1. Способ определения молекулярной массы нелетучих веществ многостадийной отгонкой растворителя по авт. св. Ю 693188, включающий на первой стадии прерывную отгонку, измерения объема отогнанных порций, температуры фазового перехода рабочего растворителя при кипении, на второй стадииприготовление раствора вещества в отогнанных порциях рабочего растворителя и введение полученного раствора вещества в остаток неотогнанного рабочего растворителя, на третьей стадии — прерывную отгонку порций растворителя из рабочего раствора, измерения объема отогнанных порций растворителя рабочего раствора, температуры фазового перехода растворителя при кипении рабочего раствора, расчет молекулярной массы вещества, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения молекулярной массы вещества, на первой стадии при кипении производят непрерывную, равномерную, прямую, параллельную, одновременную перегонку контрольного и рабочего растворителя со скоростью 0,001-0,03 мл/с, непрерывно во времени измеряют текущие объемы отогнанных порций контрольного и рабочего растворителей, измеряют и регистрируют текущую температуру фазового перехода при кипении

10 растворителей определяют средние текущие температуры кипения контрольного и рабочего растворителей, на второй стадии производят введение

5 отогнанных порций контрольного растворителя в остаток неотогнанного контрольного растворителя, на третьей стадии при кипении производят непрерывную, равномерную, прямую параллельную

lO одновременную перегонку контрольного растворителя из растворителя, рабочего растворителя из рабочего раствора с первоначальной скоростью 0,001

0,03 мл/с, непрерывно во времени из45 меряют объемы отогнанных порций контрольного растворителя и растворителя из рабочего раствора, непрерывно во времени для каждых соответственных и равных объемов контрольного раство20 рителя и растворителя в рабочем растворе измеряют и регистрируют температуру фазового перехода растворителя при одновременном кипении и перегонке контрольного растворителя и рабо25 чего раствора, по измеренным параметрам рассчитывают искомую молекулярную массу вещества.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что при непрерывном

36 кипении производят прерывную, прямую, параллельную, одновременную отгонку равных порций контрольного растворителя из растворителя, соответственно равных порций рабочего растворителя

З5 из рабочего растворителя и рабочего раствора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

4 1. Авторское свидетельство СССР и 693188, кл. G 01 N 25/10, 1976.