1.6. Определение температуры кипения

Температурой кипения называется температура, при которой происходит кипение жидкости, находящейся под постоянным, например, атмосферным давлением. Кипение  это переход жидкости в пар, при котором пузырьки образуются в объеме жидкости, что отличает кипение от обычного испарения. В качестве температуры кипения принимают температуру насыщенного пара над поверхностью жидкости, кипящей при данном давлении.

В большинстве случаев определение температуры кипения производится при перегонке вещества при атмосферном давлении в процессе его очистки. Чистое вещество кипит и перегоняется при определенной, характерной для него температуре (обычно в интервале 12°С), что используется для оценки степени чистоты вещества. Наличие примесей понижает температуру кипения и увеличивает интервал. Часто полученное значение температуры кипения несколько отличается от величины, приведенной в справочной литературе, где указываются константы при нормальных условиях. Это может быть обусловлено рядом причин: а) изменением атмосферного давления; б) превышением допустимой скорости перегонки; в) неправильной установкой термометра в приборе для перегонки и др.

Чем ниже атмосферное давление, тем ниже температура кипения перегоняемого вещества, и наоборот. В первом приближении понижение атмосферного давления на 10 мм рт. ст. вызывает уменьшение Т_кип на 0,5°С по сравнению с Т_кип при 760 мм рт. ст.

Для правильного определения температуры кипения высококипящих жидкостей следует ввести поправку на выступающий столбик ртути. Выступающая над пробкой часть столбика ртути, которая не омывается горячими парами кипящего вещества, находится в более холодной зоне, и потому термометр показывает температуру ниже истинной. Для высококипящих жидкостей с температурой кипения ~200°С и более эта ошибка составляет 25°С, для низкокипящих жидкостей ею можно пренебречь.

Определение температуры кипения можно выполнить при перегонке малого количества вещества с использовании прибора (рис. П.4). Прибор закрепляют в штативе на высоте, определяемой нагревателем. Далее перегонку выполняют, как описано выше (см. 1.5).

1.7. Определение показателя преломления

Надежным критерием степени чистоты жидких веществ является показатель преломления, который представляет собой отношение скоростей монохроматического света на границе раздела двух сред  обычно в системе воздух  исследуемая жидкость. Определение показателя преломления осуществляют с помощью серийных рефрактометров марки ИРФ-22, ИРФ-23 и ИРФ-454 БМ и др. (рис. 1).

а б Рис. 1. а) Рефрактометр ИРФ-454 БМ; б) Рефрактометр фирмы «Atago»

Этот показатель измеряется при 20°С для спектральной линии желтого натриевого пламени. Это так называемая D-линия натрия с длиной волны 589 нм. Отсюда следует обозначение показателя преломления п_D²⁰. Для измерения требуется всего несколько капель жидкости; точность измерения 0,0001. Если температура, при которой проводится определение, отличается от 20°С, необходимо внести поправку: повышение температуры на 1°С уменьшает значение показателя на 0,0005, соответственно, понижение температуры на 1°С увеличивает его на 0,0005.

Для определения показателя преломления исследуемое вещество наносят на предметное стекло прибора. С помощью зеркал направляют на него луч света, который фокусируется линзами и проходит через границу раздела двух фаз. Относительная величина изменения скорости света измеряется с помощью прибора и сравнивается со справочными значениями.

Рис. П.1. Прибор для экстракции:

1 – штатив; 2 – делительная воронка; 3 – кольцо; 4 – малая лапка;