نقطه ذوب؛ مفهوم و اندازه گیری آن
در اثر جذب انرژی، آرایش مولکول هایی که به طور منظم به واسطه نیروهای بین مولکولی در یک ترکیب جامد و بلوری وجود دارد به آرایش نامنظم تر (یعنی حالت مایع) تبدیل می شود، این عمل را ذوب می گویند. پدیده ذوب وقتی روی می دهد که انرژی گرمایی بر نیرو های بین مولکولی که ذرات را در حالت جامد نگه می دارند پیروز شود. هنگامی که به ترکیب جامد بلوری حرارت داده می شود، انرژی مولکول ها افزایش یافته و موجب ارتعاشات مولکولی زیادی می شود. سرانجام در یک دمای معین، جنبش مولکول ها و نیروهایی که آن را وادار به حرکت می کند، از نیروهایی که آن ها را در کنار یکدیگر نگه می دارد بیشتر شده و موجب فروپاشی شبکه بلوری می شود، در این حالت بلور ذوب می گردد.
هنگامی كه دمای ذوب فرا می رسد، اولين مقدار جزئی مايع ظاهر می شود، در این دما فشار بخار مایع و فشار بخار جامد برابرند و دو فاز مایع و جامد در حال تعادل هستند.
دمايی كه در آن شبكه بلوری فرو می پاشد (عمل ذوب صورت می پذیرد)، در واقع يک ثابت فيزيكی ارزشمند براي يک تركيب به شمار می رود و از اين ويژگی می توان جهت شناسايی آن استفاده نمود. اگرچه بايد توجه داشت كه اين خاصيت فيزيكی، به تنهايی برای شناسايی تركيب كافی نمی باشد. اگر ماده ای به طور كامل خالص باشد، تفاوتی بين دمای ذوب ابتدايی و نهايی وجود ندارد، یعنی دمای ذوب یک جسم خالص در طول عمل ذوب ثابت می ماند. به عبارت دیگر، اگر به مخلوط مایع و جامد یک جسم خالص گرما بدهیم، تا وقتی که تمام جامد به مایع تبدیل نشود، دمای جسم بالا نمی رود. و چنانچه گرم کردن متوقف شود، تا زمانی که تمامی مخلوط جامد نشده است، دما پائین نمی رود.
در این حالت تركيب دارای دمای ذوب تيز است، و در بسیاری از ترکیب هایی که خالص در نظر گرفته می شوند، دامنه ذوب یک درجه سانتی گراد و یا کمتر از آن است.
برخی از تركيبات وجود دارند كه در دو وضعيت و آرايش بلوری مي باشند، كه در هركدام مولكول ها با ترتيبی متفاوت با یکدیگر آرايش يافته اند. از آنجا كه دمای ذوب به نيروهايی بين مولكولی در شبكه بلوری وابسته است ، لذا تعجب آور نيست كه چنين تركيباتی دارای دو دمای ذوب متفاوت باشد.
لازم به ذکر است در برخی موارد جامد مورد نظر فشار بخار بالایی دارند، به طوری که در نقطه ذوب خود یا پیش از آن تصعید می گردد، لذا در این گونه موارد تعیین نقطه ذوب در لوله در بسته صورت می گیرد.
همچنین بعضی مواد قبل از ذوب شدن، حلال تبلور خود را از دست می دهند (اصطلاحاً عرق می کنند) در این حالت اولین قطره مایع دیده شده نقطه ذوب واقعی است.
تصحيح دمای ذوب ناشی از خطای دماسنج
به طور معمول انتظار می رود دمای ذوب به دست آمده برای يك تركيب با دمای ذوب آن ماده كه در جدول ها و كتاب های مرجع (Hand Book) موجود است، مطابقت داشته باشد. چنانچه تفاوت در حدود یک یا دو درجه سانتی گراد باشد، قابل قبول بوده اما نمی توان گفت خطای بيش از اين مقدار، قطعاً به دلیل انجام نادرست آزمايش تعيين دمای ذوب است (اگر چه يكی از خطاهای مهم در تعيين دمای ذوب، خطای شخص آزمايش كننده می باشد) بلكه ممكن است به دو دليل اين خطا ناشی از دماسنج باشد، يكی اين كه درجه را درست نخوانده باشيد و ديگر اين كه دماسنج، دمای واقعی را به درستی نشان ندهد. در اینجا به منظور حصول اطمینان از صحت کار دماسنج، می بایست آن را کالیبره نمود.
همچنین افزایش تدریجی و پی در پی ناخالصی به یک ماده خالص سبب می شود که به نسبت مقدار ناخالصی افزوده شده نقطه ذوب کاهش یابد.
تعیین دمای ذوب
دمای ذوب را عمدتاً به دو روش ذیل تعیین می کنند:
1- لوله تیل
2- دستگاه های اندازه گیری دقیق میکروسکوپی
مقدار کمی از ترکیب جامد را در هاون بسایید و به صورت پودر نرمی در آورید. یک لوله مویین به طول حدود 10 سانتی متر بردارید و یک انتهای آن را با استفاده از شعله مسدود کنید. انتهای باز لوله را در توده نرم شده فرو کنید تا مقداری از آن داخل لوله شود، سپس ته لوله را چند بار آهسته روی میز بزنید تا تمام پودر در انتهای آن قرار گیرد. همچنین می توانید یک لوله شیشه ای را که ابتدا و انتهای آن باز است به طور عمودی روی میز قرار دهید و لوله مویین را از سمت انتهای بسته در آن رها کنید.
لوله مویین را به کمک یک نخ یا کش به دماسنج متصل کنید به طوری که انتهای لوله مویین و بخش جیوه ای دماسنج هم تراز شوند. حال دماسنج و لوله مویین را به کمک پایه و گیره در داخل حمام (آب، گلیسیرین، پارافین یا وازلین) قرار دهید. حمام را به آهستگی با شعله (چراغ بونزن) گرم کنید (حدود دو درجه سانتی گراد در دقیقه) و دمای ابتدا و انتهای ذوب شدن را از روی دماسنج با دقت بخوانید و یادداشت کنید.
اگر دمای ذوب یک ترکیب شناخته شده نیست معمولاً دو لوله مویین حاوی ترکیب آماده می کنند. با لوله مویین اول نقطه ذوب را سریعاً اندازه می گیرند (نمونه را به سرعت گرم می کنند)، سپس دمای حمام را تا حدود 15 درجه سانتی گراد نسبت به دمای ذوب تقریبی به دست آمده، کاهش می دهند و با استفاده از لوله مویین دوم نقطه ذوب را به آرامی و با دقت تعیین می کنند.
عالی بود متشکرم
سلام تشکر می کنم ممنون عالی بود.