pizza-chemistery شیمی
| ||
|
یكی از ثابتهای فیزیكی كه برای تشخیص مواد آلی ، مورد استفاده قرار میگیرد ، نقطه ذوب می باشد . هر تركیب آلی جامد و خالص ، دارای نقطه ذوب مشخصی است . به ندرت دیده شده كه دو جسم آلی نقطه ذوب یكسان داشته باشند . بنابراین از روی نقطه ذوب می توان به خلوص تركیب آلی پی برد . نقطه ذوب چیست و چه عواملی بر نقطه ذوب یک جسم تاثیر می گذارند؟
نقطه ذوب چیست؟
در یک فشار خاص ، دمایی که در آن ، فازهای جامد و مایع در تعادل با یکدیگر قرار می گیرند ، نقطه ذوب نامیده می شود . چون یک ماده در همان دمایی که ذوب می شود ، منجمد نیز می گردد ، نقطه ذوب یک ماده با نقطه انجماد آن یکسان است . بدین ترتیب ، اگر در نقطه ذوب ، به مخلوط فازهای جامد و مایع یك جسم خالص حرارت دهیم ، تمام جامد به مایع تبدیل می شود (ذوب می گردد) اما تغییری در درجه حرارت صورت نمیگیرد.
همچنین اگر بعد از ذوب شدن کامل جسم جامد ، حرارت را دور كنیم ، تا مایع به جامد تبدیل شود (منجمد شود) خواهیم دید که دما تغییری نخواهد کرد .
بنابراین زمانی كه صرف گرم كردن میشود معیاری برای سنجش حرارت داده شده میباشد.
در شكل زیر رابطه بین،زمان، تركیب فاز، حرارت كل داده شده و درجه حرارت مربوط به یك تركیب خالص نشان داده شده است.
بیایید با هم نمودار را بررسی کنیم :
در دما های پایین (پایین تر از نقطه ذوب) ، تركیب ، به صورت جامد وجود دارد . افزایش گرما باعث زیاد شدن دمای آن می شود و به طور خطی درجه حرارت جسم را بالا می برد ، تا اینكه به نقطه ذوب رسیده و اولین مقدار جزئی مایع ظاهر میشود ، در این حالت بین فازهای جامد و مایع ، تعادل برقرار میگردد. چنانچه حرارت دادن همچنان ادامه یابد ، دمای مخلوط تغییر نمیكند و هر دو فاز در حال تعادل با یكدیگر باقی میمانند ، حرارت اضافه شده باعث تبدیل كامل جامد به مایع میشود. اگر پس از ذوب آخرین قسمت جامد ، حرارت دادن ادمه یابد ، درجه حرارت به طور خطی افزایش خواهد یافت . سرعت این افزایش به سرعت گرمای داده شده بستگی دارد.
چه عواملی بر نقطه ذوب یک جسم تاثیر می گذارند؟
دو عامل فشار و ناخالصی بر روی نقطه ذوب یک جسم تاثیر می گذارند ، در زیر تاثیر آنها را بررسی می کنیم .
1- اثر فشار روی نقطه ذوب :
در اغلب جامدات به استثنای بعضی از مواد ( مثل یخ ) ، نقطه ذوب ، با افزایش فشار ، به مقدار جزئی افزایش مییابد . اما علت جزئی بودن تأثیر فشار روی نقطه ذوب اغلب جامدات چیست؟ چرا افزایش فشار سبب تغییر چشمگیری در نقطه ذوب نمیشود؟
جواب : میدانیم که در جامدات ذرات در فاصله کمی از هم قرار دارند . افزایش فشار ، ذرات جامد را به هم نزدیكتر میكند و به این ترتیب نیروی بین مولكولی افزایش یافته و دمایی كه برای جدا كردن مولكولها از یکدیگر لازم است كمی بیشتر میشود ، ولی میدانیم که ، ذرات جامد در هر صورت به هم نزدیك هستند و قابلیت تراكم چندان زیادی در آنها وجود ندارد ، پس تغییر فشار خارجی نیز تغییر زیادی در نقطه ذوب آنها ایجاد نمی كند . در مورد یخ این مطلب استثناء میباشد و افزایش فشار سبب كاهش نقطه ذوب آن میشود .
2- اثر ناخالصی روی نقطه ذوب :
جامدات خالص دارای نقطه ذوب ثابتی هستند . وجود ناخالصیهای جرئی در تركیبات آلی ، نقطه ذوب را بطور قابل ملاحظهای پایین میآورد. به علاوه ، در چنین حالتی محدوده ذوب بزرگتری مشاهده میشود (بیشتر از C1 ) ( محدوده ذوب شامل درجه حرارتی است كه جسم شروع به مایع شدن میكند تا درجه حرارتی كه به طور كامل مایع میشود ) . البته این مسئله بطور تجربی ثابت شده است. به این ترتیب ، مخلوط دو ماده مختلف ، معمولاً دارای نقطه ذوبی پایین تر از نقطه ذوب هر یک از این دو ماده بصورت خالص خواهد بود . از طرف دیگر ، چنانچه دو ماده دارای نقطه ذوب یكسانی بوده و مخلوط آن دو نیز با دهر ترکیب درصدی دارای همان نقطه ذوب باشد ، میتوان نتیجه گرفت كه این دو ماده یكی هستند. بطور كلی از این خصوصیت كه وجود ناخالصی باعث پایین آمدن نقطه ذوب میشود ، میتوان برای شناسایی و پی بردن به وجود ناخالصی در تركیبات آلی استفاده نمود .
چگونه نقطه ذوب یک جسم را مشخص می کنند؟
برای تعیین نقطه ذوب از دستگاههای متعددی استفاده میشود كه دو نوع آن را مورد بررسی قرارمی دهیم .
1- حمامهای مایع : برای تعیین نقطه ذوب بسته به نمونه مورد آزمایش می توان از حمامهای مایع مختلف استفاده كرد. پارافین و گلیسیرین مایع ، برای این منظور مناسب میباشند . البته پارافین مایع در دمایی ، حدودoC 120 شروع به دود كردن می كند و چنانچه به حرارتی بیش از این احتیاج باشد ، باید از پلاك برقی استفاده نمود.
2- دستگاه تیله (Thiele) : تیله نیز از جمله دستگاههایی است که برای تعیین نقطه ذوب مورد استفاده قرار می گیرد . این دستگاه قادر است ، ضمن حرارت دادن ، گرمایی یکنواخت تولید نماید. در اثر حرارت دادن ، یک جریان همرفت در این دستگاه ایجاد می شود ، این جریان موجب حرکت مایع از مناطق گرم به مناطق سرد شده . این عمل نیز خود موجب توزیع یکنواخت گرما در دستگاه خواهد شد .
چه عواملی باعث خطا در تعیین نقطه ذوب میشوند ؟
عواملی مانند حرارت دادن سریع، دقیق نبودن ترمومتر و ناخالصی میتوانند باعث بروز خطا در تعیین نقطه ذوب گردند . برای کاهش خطا و اطمینان پیدا کردن از نتیجه كار ، میتوان آزمایش را چندین بار تكرارکرد . در صورت صحیح كار كردن ، نتایج حاصل نباید بیش از 5/0 درجه با یكدیگر اختلاف داشته باشند.
كالیبره كردن (تصحیح) دماسنج
برای تصحیح یك دماسنج باید به روش زیر عمل كرد :
اول چند قطعه یخ در داخل یك بشر 100 میلیلیتری می ریزیم ، بعد مقداری آب مقطر اضافه کرده ، ضمن همزدن مخلوط آب و یخ با یك همزن شیشهای ، مخزن جیوه دماسنج را در این مخلوط قرار میدهیم . پس از چند دقیقه دماسنج را میخوانیم . دمای خوانده شده به منزله صفر دماسنج است. سپس دمای آب جوش را با این دماسنج اندازهگیری میكنیم . برای تكمیل و رسم نمودار مربوطه، نقطه ذوب موادی نظیر اسید بنزوئیك ( C121) و آنتراسن ( C216) و نفتالین (c80) را بدست میآوریم . جدولی را برای دماسنج خود تكمیل كرده ، نمودار مربوطه را رسم میكنیم . از این نمودار به این صورت استفاده میشود كه هر وقت با این دماسنج كار كردیم رقم خوانده شده را روی محور ارقام میبریم و مقدار واقعی را روی محور دیگر پیدا میكنیم.
وسایل و مواد لازم
مجهول مورد نظر لوله پاسکال
حمام روغن یا تیله لوله مویین
چراغ بونزن چسب
روش كار
آزمایش را به روش زیر مرحله به مرحله انجام داده و مشاهدات خود را طی هر مرحله یادداشت نمایید .
1- یك سر لوله موئین را بوسیله شعله مسدود كنید ، برای این کارمیتوانید از سرپرست آزمایشگاه کمک بگیرید .
2- ماده ی مورد نظر را بصورت پودر در آورده ، داخل لوله مویین بریزید. برای این کار ابتدا ماده مورد نظر را بر روی یک شیشه ساعت تمیز به صورت پودر در آورده ، سپس لوله مویین را ازطرف باز آن بر روی ماده پودر شده فشار دهید . بدین ترتیب مقداری از ماده مورد نظر وارد لوله مویین خواهد شد .
3- لوله مویین را از انتهای بسته ی آن ، چندین بار از لوله پاسكال عبور داده تا نمونه فقط حدود 2 تا 3 میلی متر از انتها لوله موئین را پر كند.
4- لوله موئین را به ترمومتر بچسبانید این کار را باید طوری انجام دهید ، كه انتهای لوله مساوی با انتهای ترمومتر ( مخزن دماسنج ) باشد.
5- ترمومتر را همراه لوله موئین داخل حمام مناسب یا تیله ، قرار داده ، حرارت دهید. حرارت دادن بایستی بطور منظم ادامه یابد تا تركیب كاملاً ذوب شود. درجه حرارتی كه ماده شروع به مایع شدن مینماید( اولین قطره مایع ظاهر می شود) و نیز درجه حرارتی كه ماده كاملاً مایع میشود( آخرین ذره جامد به مایع تبدیل می شود) یعنی حدود نقطه ذوب را بدست آورید . برای جسم خالص حدود نقطه ذوب 5/0 تا 1 درجه است.
6- حدود نقطه ذوب را یادداشت کنید. نظرات شما عزیزان: برچسبها: |
|
[ باب اسفنجی : باب اسفنجی ] [ Weblog Themes By : bob ] |