Способ измерения температур плавления твердого вещества Советский патент 1983 года по МПК G01N25/04 

yt

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.

СО

ел

со со Изобретение относится к способам измерени температур плавления и определения чистоты в ществ и может найти применение во всех отраслях науки и техники, связанных с получением и использованием синтетических и приро ных веществ в химии органического и полиме ного синтеза, нефтепереработке и нефтехимии, фармацевтической и пищевой промышленности, металлургии. Известен способ измерения температур плавления твердого вещества в современной научно исследовательской и производственной практике температуры плавления твердого вещества, при его переходе в жидкое состояние, чаще всего измеряют путем нагревания иразмещения датчика в нагревающей вещество среде: твердой, например тиглях и блоках, вблизи вещества, жидкой и газовой, например минеральном масле и воздухе, вблизи сосуда с веществом 1. Точность зтого способа ограничена тем, что измеряемые им температуры . не соответствуют температурам плавления вещества, даже в условиях нагревания близких к равновесным и массах образцов вещества в доли милиграмма. Известен также способ измерения температу плавления твердого вещества, заключающийся в нагревании вещества и измерении температуры плавящейся поверхности твердого вещества и пути размещения датчика температуры на или у плавящейся поверхности вещества в рас плаве 2. Однако при этом в ходе нагревания и плав ления вещества в нем возникают температурные градиенты, которые снижают точность измерения температур плавления. Ослабить их , влияние и повысить точность измерения удается путем уменыиения массы образцов вещества и снижением скорости нагревания веще ства при плавлении, что усложняет способ и не, приводит к заметному увеличению его производительности, при условии достижения дост точно высокой точности измерения температур плавления твердого вещества. Целью изобретения является повышение точности и повышение производительности измерения температур плавления, а также упрощение способа. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения температур плавления твердого вещества, заключающемуся в нагревании вещества и измерении температуры плавящейся поверхности вещества, измерение температуры производят на границе плавящееся твердое вещество газовая среда и ггри этом увеличивают скорость нагревания до величины, при которой скорость плавления ве jjeCTBa составляет 0,01)0,0 г/мин. в ходе плавления образца твердого вещест-i ва расплав самопроизвольно стекает с его поверхности. При этом проводником тепловой энергии от нагревателя к плавящемуся твердому BeniecTBy становится газовая среда. Поскольку ее теплопроводность в среднем на порядок ниже теплопроводности расплава, измерение температуры на границе плавящегося твердого вещества и газовой ср.еды позволяет повысить . точность измерения и проводить его в неравновесных условиях нагревания, когда температура, создаваемая нагревателем, например, на 10110°С выще температур плавления вещества, а скорость плавления вещества в десятки раз больше, чем в известном -способе. Достигаемое в предложенном способе уменьщение 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, медьконс{гантановую термопару и нагревали его от электронагревателя при 124-128° С. Температуры плавящегося твердого вещества измеряли и регистрировали во времени с помощью низкоомного потенциометра ПМС-48 и самопищущего потенциометра ЭПП-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 поверхности, 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, еще через минуту вещество расплавилось. П р им е р 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 в примере 1., Результать сведены в табл. 1 . Температура гшавления маленпового ангидрида {ч.д.а., 1968) равна 52,35 ± 0,, а малеинового ангидрида (ч. д. а., 1974) - 72,70± ± 0,03°С.

Средняя скорюсть 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 прюведеио измерение температур плавления N-фенилмалеинимида на двух стадиях очистки; после перекристаллизации из ацетона (N-ФМИ из ац.) и последевавших переплавки и измельчения {N-ФМИ плавл.)- Эксперимент проводился, как описано в примере 1, Результаты сведены в табл. 2.

Температура плавления N-ФМИ (из ац.) ранна 90,10 ± 0,03°, а N-ФМИ (плавл.) - 90,55± ±0,05°С.

Средняя скорость плавления N-фенилмалеинимида составила 0,29 г/мии.

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

Пример 4. Бьшо проведено измерение температур плавления нефтяных парафинов двух марок: медицинский (мед.) и гомогенизированный (ч.). Перед определением образцы обоих парафинов были измельчены, сперимент проводился, как описано в примере IРезультаты 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.

П р и м е р 5. Слиток, полученный кристаллизацией, при охлаждении в жидком азоте, 5 мл бензола марки ч., после извлечения из

пробирки был иасажеи 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 аналогичн)то 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, качест венным уменьшением влияния температуры нагревающей среды на точность опредеделеиия, что открывает возможность проводить высокоточное определение температур плавления -в щироком интервале скоростей нагревания и масс образцов с высокой производительностью и более простыми средствами.

Все. это говорит в пользу широкого применения предлагаемого способа ие только в научно-исследовательских лабораториях, но, главным образом, в промыщленности 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-промьщтенностъю для этих же целей нагревательной и измерительной техники за короткое время провести опытноконструкторскую разработку и испытание устройств, работающих по предлагаемому способу.

Таблица