6.1 Xác định số khúc xạ Chỉ số khúc xạ (n) chất so với không khí tỷ lệ sin góc tới sin góc khúc xạ chùm tia sáng truyền từ không khí vào chất Chỉ số khúc xạ thay đổi theo bớc sóng ánh sáng đợc dùng để đo nhiệt độ Chỉ số khúc xạ có giá trị để định tính phát tạp chất thuốc Nếu dẫn khác, số khúc xạ đợc đo 20oC 0,5oC với tia sáng có bớc sóng tơng ứng với vạch D natri ( 589,3 nm), ký hiƯu n 20 D M¸y Khóc xạ kế dùng để xác định góc tới hạn môi trờng Khi đo, phần chủ yếu lăng kính có số khúc xạ biết trớc đặt tiếp xúc với môi trờng đợc khảo sát Hầu hết khúc xạ kế đợc thiết kế để sử dụng nguồn sáng trắng, sử dụng nguồn sáng trắng, khúc xạ kế đợc trang bị hệ thống bổ đợc hiệu chuẩn lại kết đọc tơng ứng với vạch D đèn natri Thang đo số khúc xạ phải đọc đợc giá trị với số lẻ thập phân Nhiệt kế chia độ tới 0,5oC nhỏ Để đạt đợc độ xác, cần thiết phải hiệu chuẩn lại máy với chất chuẩn nhà sản xuất cung cấp hay cách xác định số khúc xạ nớc cất 25oC 1,3325 20oC 1,3330 6.2 Xác định số pH pH số biểu thị quy ớc nồng độ ion hydrogen dung dịch nớc Trong thực hành, định nghĩa định nghĩa thực nghiệm pH dung dịch liên quan với pH dung dịch đối chiếu theo biểu thức sau:  ( E − Es )    k  pH = pHs -  Trong ®ã: E: §iƯn thÕ, tÝnh b»ng von, cđa pin chøa dung dÞch đợc khảo sát Es: Điện thế, tính von, pin chứa dung dịch biết pH (dung dịch đối chiếu) pHs: Là pH dung dịch đối chiếu k: Hệ số có giá trị thay đổi theo nhiệt độ ghi bảng 6.2-1 Bảng 6.2.1: Giá trị k nhiệt độ khác Nhiệt độ k 15o 0,0572 o 0,0582 25o 0,0592 30o 0,0601 35o 0,0611 20 Máy Trị số pH dung dịch đợc xác định cách đo hiệu điện cực thị nhạy cảm với ion hydrogen (thờng điện cực thủy tinh) điện cực so sánh (thí dụ điện cực calomel bão hoà) Máy đo điện kế có trở kháng đầu vào gấp 100 lần trở kháng điện cực sử dụng Nó thờng đợc phân độ theo đơn vị pH có độ nhạy đủ để phát đợc thay đổi cỡ 0,05 đơn vị pH 0,003 V Các điện cực thủy tinh phù hợp kiểu máy đo pH kể máy đo pH số phải đáp ứng yêu cầu Vận hành máy đo pH hệ thống điện cực tuỳ theo dẫn hãng sản xuất Tất phép đo cần phải tiến hành ®iỊu kiƯn nhiƯt ®é kho¶ng tõ 20 ®Õn 25oC, trõ trờng hợp có quy định khác chuyên luận riêng Hiệu chuẩn máy: Dùng dung dịch đệm chuẩn D ghi bảng 6.2.2 chuẩn thứ nhất, đo chỉnh máy để đọc đợc trị số pH chuẩn ghi bảng tơng ứng với nhiệt độ dung dịch Dùng dung dịch đệm chuẩn thứ hai (chọn dung dịch quy định ghi bảng 6.2.2) để chỉnh thang đo Trị số pH đo đợc dung dịch đệm chuẩn thứ ba, dung dịch có trị số pH nằm trị số pH đệm chuẩn thứ thứ hai, phải không đợc sai khác nhiều 0,05 đơn vị pH so với trị số pH tơng ứng ghi bảng 6.2.2 Phơng pháp đo Nhúng điện cực vào dung dịch cần khảo sát đo trị số pH nhiệt độ đo dung dịch đệm chuẩn hiệu chuẩn máy Khi máy đợc dùng thờng xuyên, việc kiểm tra thang đo pH phải đợc thực định kỳ Nếu máy không thờng xuyên dùng, việc kiểm tra cần thực trớc phép đo Tất dung dịch dịch treo chế phẩm khảo sát dung dịch đệm chuẩn, phải đợc pha chế với nớc lẫn carbon dioxyd Khi đo dung dịch có pH 10,0 phải đảm bảo điện cực thủy tinh dùng phù hợp, chịu đợc điều kiện kiềm cần áp dụng hệ số điều chỉnh phép đo Sau đo lại trị số pH dung dịch đệm chuẩn dùng để hiệu chuẩn máy điện cực Nếu khác lần đọc trị số gốc dung dịch đệm chuẩn lớn 0,05 phép đo phải làm lại Các dung dịch đệm chuẩn Dung dịch đệm A: Hoà tan 12,61 g kali tetraoxalat (TT) nớc vừa đủ để có 1000 ml dung dịch (0,05M) Dung dịch đệm B: Lắc kỹ lợng thừa kali hydro (+)-tartrat (TT) víi níc ë 25 oC Läc để lắng gạn Pha trớc dùng Dung dịch đệm C: Hoà tan 11,41 g kali dihydrocitrat (TT) nớc vừa đủ để có 1000 ml dung dịch (0,05 M) Pha trớc dùng Dung dịch đệm D: Hoà tan 10,13 g kali hydrophtalat (TT) (đã sấy khô trớc 110 đến 135oC) nớc vừa đủ ®Ĩ cã 1000 ml dung dÞch (0,05 M) Dung dÞch ®Ưm E: Hoµ tan 3,39 g kali dihydrophosphat (TT) vµ 3,53 g dinatri hydrophosphat khan (TT) (cả hai đợc sấy khô trớc 110 đến 130 oC giê) níc võa ®đ ®Ĩ cã 1000 ml dung dịch (0,025 M cho muối) Dung dịch đệm F: Hoµ tan 1,18 g kali dihydrophosphat (TT) vµ 4,30 g dinatri hydrophosphat khan (TT) (cả hai đợc sấy khô tríc ë 110 ®Õn 130 oC giê) nớc vừa đủ để có 1000 ml dung dịch (0,0087 M 0,0303 M cho muối theo thứ tự kể trên) Dung dịch đệm G: Hoà tan 3,80 g natri tetraborat (TT) níc võa ®đ ®Ĩ cã 1000 ml dung dịch (0,01 M) Bảo quản tránh carbon dioxyd không khí Dung dịch đệm H: Hoà tan 2,64 g natri carbonat khan (TT) vµ 2,09 g natri hydrocarbonat (TT) níc võa ®đ ®Ĩ cã 1000 ml dung dịch (0,025 M cho muối) Bảng 6.2.2: pH dung dịch đệm chuẩn nhiệt độ khác Nhiệt ®é to Dung dÞch ®Ưm A C D - 3,80 4,00 1,68 - 3,79 25o 1,68 3,56 30o 1,68 3,55 o 1,67 20o 15 B E F G H 6,90 7,45 9,28 10,12 4,00 6,88 7,43 9,23 10,06 3,78 4,01 6,87 7,41 9,18 10,01 3,77 4,02 6,85 7,40 9,14 9,97 35o ∆pH/∆t 1,69 3,55 3,76 4,02 6,84 7,39 9,10 9,93 + 0,001 0,001 0,0022 + 0,0012 - 0,0028 0,0028 0,008 0,0096 pH/t độ lệch pH 1oC 6.3 Xác định độ nhớt chất lỏng Độ nhớt chất lỏng đặc tính chất lỏng liên quan chặt chẽ đến lực ma sát nội cản lại di động tơng đối lớp phân tử lòng chất lỏng Độ nhớt lực học hay độ nhớt tuyệt đối, ký hiệu , lực tiếp tuyến đơn vị diện tích bề mặt, đợc biết nh ứng suất trợt (biểu thị pascal), cần thiết để di chuyển mét líp chÊt láng 1m song song víi mỈt phẳng trợt tốc độ (v) m/s so với lớp chất lỏng song song khoảng cách (x) lµ 1m Tû lƯ dv/dx lµ gradient vËn tèc cho tốc độ trợt D, biểu thị nghịch đảo giây (s-1) = /D Đơn vị độ nhớt lực học pascal giây (Pa s) newton giây mét vuông (N s/ m2) ớc số hay dùng milipascal giây (mPa s) Ngoài ngời ta dùng đơn vị độ nhớt poazơ (P) ớc số hay dùng centipoazơ (cP) Pa s = 1000 mPa s = N s/m2 P = 0,1 Pa s = 100cP = 100 mPa s §é nhít lùc häc cđa níc cất 20 oC xấp xỉ centipoazơ Độ nhớt động học () tỷ số độ nhớt lực học khối lợng riêng () chất lỏng (biểu thị kg/m3), hai đợc xác định nhiệt độ t = Đơn vị ®é nhít ®éng häc lµ m 2/s, íc sè lµ mm2/s Ngoài ngời ta dùng đơn vị độ nhớt động học stốc (St) ớc số hay dïng lµ centistèc (cSt) St = 10-4 m2/s cSt = 10-6m2/s = mm2/s Độ nhớt động học cđa níc cÊt ë 20 oC xÊp xØ b»ng cSt Khi tÝnh ®é nhít ®éng häc cđa mét chÊt láng theo stèc hay centistèc, ®i tõ ®é nhít lùc học tính theo poazơ hay centipoazơ khối lợng riêng chất lỏng phải tính theo g/cm3 Độ nhớt thay ®ỉi râ rƯt nhiƯt ®é thay ®ỉi NhiƯt độ tăng độ nhớt giảm ngợc lại Vì vậy, phải xác định độ nhớt chất lỏng nhiệt độ ổn định, dao động không 0,1oC Phơng pháp xác định độ nhớt chất lỏng Phơng pháp I: Phơng pháp đo thời gian chảy chất láng qua èng mao qu¶n NhiỊu nhít kÕ mao quản với kích thớc khác nhau, thích hợp cho việc xác định độ nhớt chất lỏng khác Mỗi loại có số dụng cụ (k) riêng Trong số nhớt kế mao quản, nhớt kế Ostwald thờng hay đợc sử dụng (hình 6.3.1) Cách xác định độ nhớt nhớt kế Ostwald: Dùng pipet dài để chuyển qua miệng ống B chất lỏng cần xác định độ nhớt đợc ổn định nhiệt độ ë 20 oC ± 0,1oC (trõ cã chØ dÉn khác) vào bầu chứa V, cho không dính dính chất lỏng đem thử vào thành ống B phía bầu V Đặt nhớt kế thẳng đứng chìm hết bầu V môi trờng ®iỊu nhiƯt ë nhiƯt ®é ë 20 oC ± 0,1oC (trõ cã chØ dÉn kh¸c) 30 Sau ®ã dïng qu¶ bãp cao su (phơ kiƯn cđa dơng ®o ®é nhít) thỉi tõ miƯng èng B ®Ĩ chất lỏng dâng lên ngấn chuẩn a ngừng b¬m, bá qđa bãp cao su khái miƯng èng B để chất lỏng đem thử chảy tự bầu V Ghi thời gian cần thiết để vòng khum dới chất lỏng đem thử chuyển dịch từ ngấn a đến ngấn b Làm nh lần, lấy trung bình cộng kết đo đợc làm thời gian t cần xác định Sai số kết đo không vợt 0,5% Để đỡ mắc sai số lớn, cần chọn nhớt kế thích hợp cho thời gian t không đợc dới 200 giây Tính độ nhớt lực học độ nhớt động học lần lợt theo công thức sau: = k..t (1) = k.t (2) Trong đó: : Độ nhớt lực học (mPa s cP) : Độ nhớt động học (mm2/s cSt) k: Hằng số dụng cụ đo : Khối lợng riêng chất lỏng đem thử (g/cm 3) t: Thời gian chảy (giây) Khi giá trị k, tự xác định số k cách dïng mét chÊt láng ®· biÕt tríc ®é nhít η tính k theo công thức (1) (2) Nhớt kế bị sửa chữa sử dụng lại, phải đợc chuẩn lại Nếu dùng nhớt kế mao quản với máy đo tự động vận hành máy theo quy trình hớng dẫn hãng sản xuất máy Thời gian cần thiết để chất lỏng đem thử chuyển dịch từ ngấn a đến ngấn b đợc tự động ghi lại B A a v v: Bầu ®ong chÊt thư V: BÇu chøa chÊt thư l: Mao quản a,b: Vạch chuẩn b l V Hình 6.3.1: Nhớt kế Ostwald Phơng pháp II: Phơng pháp đo thời gian rơi trái cầu Phơng pháp thích hợp cho chất lỏng suốt có độ nhớt cao (từ đến 1000 poazơ) Dụng cụ: (hình 6.3.2) Gồm ống thử a, dài 30 cm, đờng kính cm 0,05 cm Trên thành ống có khắc ngấn vòng quanh, ngấn cách cm ống thử a đợc đặt bình điều nhiệt b có chứa nớc, phía có nắp đậy Trên nắp có lỗ để đặt nhiệt kế chia ®é ®Õn 0,1 oC, que khy c vµ phƠu g Trái cầu viên bi thép có đờng kính 0,15 cm Viên bi đợc thả vào ống thư a qua mét èng nhá d cã ®êng kÝnh 0,3 cm ống d có lỗ ngang cao mực chất thử ống a, đầu dới cđa èng d ë ngang ngÊn trªn cïng cđa èng a thấp mặt chất thử cm Khi dụng cụ nh dùng nhớt kế khác có tính tơng tự, đảm bảo cung cấp giá trị độ nhớt với độ xác độ nh nhớt kế mô tả (ví dụ: Nhớt kế Hoppler) Phơng pháp đo: Đổ chất lỏng cần xác định độ nhớt vào ống thử a cho mực chất lỏng cao đầu dới ống d cm Đặt viên bi vào ống thử nghiệm nhỏ lồng qua lỗ đặt phễu g Giữ chất lỏng cần thử viên bi môi trờng điều nhiệt có nhiệt độ 20 oC ± 0,1oC 30 (trõ cã dẫn khác) Sau thả viên bi vào chÊt láng ®em thư qua èng d Ghi thêi gian rơi viên bi từ ngấn thứ hai đến ngấn thứ năm (15 cm) Lấy trung bình cộng lần đo làm thời gian t cần xác định Tính độ nhớt lực học chất lỏng đem thử theo công thức: = k.t ( - ) Trong đó: : Độ nhớt lực học (mPa s cP) k: Hằng số viên bi : Khối lợng riêng viên bi (g/cm3) : Khối lợng riêng chất lỏng đem thử (g/cm 3) t: Thời gian rơi viên bi (giây) d g c a b Hình 6.3 2: Dụng cụ đo độ nhớt cách đo thời gian rơi trái cầu Phơng pháp III: Thiết bị thờng dùng loại nhớt kế quay, dựa việc đo lực trợt môi trờng lỏng đợc đặt hai ống hình trụ đồng trục, ống đợc quay nhờ môtơ, ống quay đợc quay ống thứ tác động vào Dới điều kiện nh vậy, độ nhớt (hay ®é nhít biĨu kiÕn) trë thµnh phÐp ®o (M) ®é lệch góc ống hình trụ thứ 2, tơng ứng với momen lực, biểu thị N m §èi víi líp chÊt láng rÊt máng, ®é nhít lùc học , biểu thị Pa s đợc tính theo c«ng thøc: η=  M  1   −  ω  4πh  RA RB  Trong ®ã: h: Đé cao tÝnh b»ng m ống hình trụ thứ đợc nhúng chất láng RA vµ RB: Đêng kÝnh tÝnh b»ng m cđa hai ống hình trụ (R A nhỏ RB) : VËn tèc gãc tÝnh b»ng radian/ gi©y H»ng sè k máy đợc tính tốc độ quay khác cách sử dụng chất lỏng có độ nhớt chuẩn Các máy đợc cung cấp bảng có số liên quan đến diện tích bề mặt ống trụ đợc dùng tốc độ quay chúng Độ nhớt đợc tính theo công thức: = k(M/) Cách đo: Đo độ nhớt theo dẫn cách vận hành nhớt kế quay Nhiệt độ đo đ ợc dẫn chuyên luận Nếu đặt đợc tốc độ trợt xác nh dẫn đặt tốc độ trợt cao chút thấp chút sau dùng phơng pháp nội suy để tính độ nhớt 6.4 XáC ĐịNH GóC quay CùC Vµ GãC QUAY Cùc RI£NG Gãc quay cùc chất góc mặt phẳng phân cực bị quay ánh sáng phân cực qua chất chất lỏng, qua dung dịch chất chất rắn Chất làm quay mặt phẳng phân cực theo chiều kim đồng hồ đợc gọi chất hữu tuyền, ký hiệu (+) Chất làm quay mặt phẳng phân cực ngợc chiều kim đồng hồ, đợc gọi chất tả tuyền, ký hiệu (-) Nếu hớng dẫn riêng, góc quay cực đợc xác định nhiệt độ 20 oC với chùm tia đơn sắc có bớc sóng ứng với vạch D (589,3 nm) đèn natri qua lớp chất lỏng hay dung dịch có bề dày dm 20 Gãc quay cùc riªng [ α ] D , cđa chất lỏng góc quay cực đo đợc chùm ánh sáng D truyền qua lớp chất lỏng cã bỊ dµy lµ l dm ë 20 oC chia cho tỷ trọng tơng đối chất nhiệt ®é Gãc quay cùc riªng [ α ] D , chất rắn góc quay cực đo đợc chùm ánh sáng D truyền qua lớp dung dịch có bề dày dm có nồng ®é lµ l g/ml, ë 20 o C Gãc quay cực riêng chất rắn đợc biểu thị với dung môi nồng độ dung dịch đo 20 Phân cực kế Các phân cực kế thờng dùng nguồn sáng đèn natri hay thuỷ ngân Trong số trờng hợp cần thiết phải sử dụng phân cực kế quang điện cho phép đo bớc sóng riêng bịệt Phân cực kế phải cho phép đọc xác tới gần 0,01 o Thang đo phải thờng xuyên đợc kiểm định thạch anh chuẩn Độ tuyến tính thang đo phải đợc kiểm tra dung dịch sucrose Cách tiến hành Xác định gãc quay cùc cđa chÊt thư ë nhiƯt ®é 19 o5 đến 20o5, dẫn khác chuyên luận riêng dùng tia D ánh sáng ®Ìn natri ph©n cùc Cã thĨ ®o ë nhiƯt ®é khác chuyên luận riêng cách hiệu chỉnh nhiệt độ cho góc quay cực đo đợc Tiến hành đo lần lấy giá trị trung bình Xác dịnh điểm "0" phân cực kế với ống đo rỗng đo chất lỏng với ống đo chứa đầy dung môi đo dung dịch chất rắn Tính góc quay cực riêng theo biểu thức sau: Cho chÊt láng: [ α] 20 D = Cho chất rắn: l.d [] 20 ì 1000 D = l.c Trong đó: : Góc quay cực đo đợc l: Chiều dài ống đo phân cực kế, tính dm d: Tỷ trọng tơng đối chất lỏng c: Nồng độ chất thử (rắn) dung dịch (g/l) Căn vào góc quay cực đo đợc, có thĨ tÝnh nång ®é g/l cđa chÊt thư dung dÞch theo biĨu thøc: c ( g/ l ) = ì 1000 20 1ì [ ] D nồng ®é % (kl/kl) cđa chÊt thư dung dÞch theo biĨu thøc: c ( %kl / kl) = α × 100 20 l × ρ 20 × [ α] D Trong 20 khối lợng riêng (g/cm3) dung dịch 20 oC 6.5 xác định khối lợng riêng tỷ trọng Khối lợng riêng Khối lợng riêng chất nhiệt độ t (t) khối lợng đơn vị thể tích chất đó, xác định ë nhiƯt ®é t: ρt = M V M: Khối lợng chất, xác định nhiệt độ t V: Thể tích chất, xác định nhiệt độ t Trong hệ đơn vị quốc tế S.I, đơn vị khối lợng riêng kg/cm3 Trong ngành dợc thờng xác định khối lợng riêng nhiệt độ 20 oC (20) có tính đến ảnh hởng sức đẩy không khí (tức quy giá trị xác định chân không) dùng đơn vị kg/l g/ml Tỷ trọng tơng đối Tỷ trọng tơng đối d 20 20 chất tỷ số khối lợng thể tích cho trớc chất đó, khối lợng thể tích nớc cất, tất cân 20oC Tỷ trọng biểu kiến Đại lợng tỷ trọng biểu kiến đợc dùng chuyên luận ethanol, ethanol 96% loãng , khối lợng cân không khí đơn vị thể tích chất lỏng Tỷ trọng biểu kiến đợc biểu thị đơn vị kg m -3 đợc tính toán theo biểu thức sau đây: 20 Tỷ trọng biểu kiến = 997,2 x d 20 20 Trong d 20 tỷ trọng tơng đối chất thử 997,2 khối lợng cân không khí m3 nớc, tính kg 20 Xác định tỷ trọng d 20 chất lỏng Xác định tỷ trọng chất lỏng theo phơng pháp đợc rõ chuyên luận Nếu chuyên luận không rõ dùng phơng pháp để xác định tỷ trọng chất lỏng, dùng phơng pháp sau đây: Phơng pháp dùng picnomet: Cân xác picnomet rỗng, khô Đổ vào picnomet mẫu thử điều chỉnh nhiệt độ thấp 20 oC, ý không để có bọt khí Giữ picnomet nhiệt độ 20oC khoảng 30 phút Dùng băng giấy lọc để thấm hết chất lỏng thừa vạch mức, làm khô mặt picnomet, cân tính khối lợng chất lỏng chứa picnomet Tiếp đổ mẫu thử đi, rửa picnomet, làm khô cách tráng ethanol tráng aceton, thổi không khí nén không khí nóng đuổi hết aceton, sau xác định khối lợng nớc cất chứa picnomet nhiệt độ 20 oC nh làm với mẫu thử Tỷ số khối lợng mẫu 20 thử khối lợng nớc cất thu đợc tỷ trọng d 20 cần xác định Phơng pháp cho kết với chữ số lẻ thập phân Phơng pháp dùng cân thủy tĩnh Mohr-Westphal: Đặt cân mặt phẳng nằm ngang Mắc phao vào đòn cân, đặt phao chìm nớc cất nhiệt độ 20oC chỉnh thăng bằng mã đặt vị trí thích hợp, thu đ ợc giá trị M Lấy phao ra, thấm khô đặt lại phao chìm chất lỏng cần xác định tỷ trọng, nhiệt độ 20oC, ý cho phần dây treo chìm chất lỏng đoạn đoạn chìm nớc cất Chỉnh lại thăng bằng mã 20 đặt vị trí thích hợp, thu đợc giá trị M1 Tỷ số M1/M tỷ trọng d 20 cần xác định Phơng pháp cho kết với chữ số lẻ thập phân Phơng pháp dùng tỷ trọng kế: Lau tỷ trọng kế ethanol ether Dùng đũa thuỷ tinh trộn chất lỏng cần xác định tỷ trọng Đặt nhẹ nhàng tỷ trọng kế vào chất lỏng cho tỷ trọng kế không chạm vào thành đáy dụng cụ đựng chất thử Chỉnh nhiệt độ tới 20oC tỷ trọng kế ổn định, đọc kết theo vòng khum dới mức chất lỏng Đối với chất lỏng không suốt, đọc theo vòng khum Phơng pháp cho kết với chữ số lẻ thập phân 20 Xác định tỷ trọng d 20 mỡ, sáp, nhựa, nhựa thơm: Dùng picnomet: Đầu tiên cân xác picnomet rỗng (M 1) cân picnomet đổ đầy nớc cất 20oC (M4) Sau đổ nớc đi, làm khô picnomet, dùng ống hút phễu cuống nhỏ, cho vào picnomet mẫu thử đợc đun chảy khoảng 1/3-1/2 thĨ tÝch cđa picnomet §Ĩ giê níc nóng, không đậy nút Làm nguội đến 20oC, đậy nút Lau khô mặt picnomet lại cân (M 2) Cuối thêm nớc cất đến vạch, lau khô mặt picnomet lại cân (M 3) Chú ý không đợc để bọt khí lại lớp nớc mẫu thử Tính kết theo công thức: d 20 20 = M − M1 (M + M ) − (M1 + M ) 10 11 6.6 XáC ĐịNH NHIệT độ ĐÔNG ĐặC Nhiệt độ đông đặc nhiệt độ cao giữ nguyên không đổi trình chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn Dụng cụ Một ống nghiệm (a) 150 mm x 25 mm đặt vào bên ống nghiệm lín (b) kho¶ng 160 mm x 40 mm Hai èng nghiệm không chạm vào cách lớp không khí ống nghiệm bên đợc đậy nót cã mang mét que khy vµ mét nhiƯt kÕ (dài khoảng 175 mm, chia độ tới 0,2 oC), đợc cố định cho bầu nhiệt kế cách đáy ống khoảng 15 mm Que khuấy đợc làm đũa thuỷ tinh thép, đầu dới uốn thành vòng tròn có đờng kính khoảng 18 mm, vuông góc víi que khy N h iƯ t k Õ 20 a 150 b c 15 10 18 25 40 H×nh 6.6: Dụng cụ xác định nhiệt độ đông đặc ( kÝch thíc tÝnh b»ng mm) èng nghiƯm (a) vµ èng bọc (b) đợc giữ cốc hình v¹i (c) cã dung tÝch l lÝt, chøa mét chÊt lỏng làm lạnh thích hợp Mức chất lỏng làm lạnh cách miệng ống khoảng 20 mm Một nhiệt kế bổ trợ đợc giữ chất lỏng làm lạnh Cách tiến hành Lấy lợng chế phẩm (đã đợc làm nóng chảy cần thiết), cho vào ống nghiệm (a) dụng cụ cho bầu thuỷ ngân nhiệt kế ngập lớp chế phẩm xác định sơ khoảng nhiệt độ đông làm lạnh nhanh Đặt ống nghiệm (a) chứa chế phẩm vào bể cách thuỷ có nhiệt độ nhiệt độ đông đặc dự kiến khoảng oC tinh thể chế phẩm chảy hoàn toàn Làm đầy cốc (c) nớc dung dịch bão hoà natri clorid nhiệt độ thấp nhiệt độ đông đặc dự kiến khoảng 5oC Lồng ống nghiệm (a) vào ống nghiệm (b) đặt vào cốc (c) Khuấy liên tục nhẹ nhàng 30 giây lại đọc nhiệt độ nhiệt kế lần Lúc đầu nhiệt độ hạ thấp dần, giữ nguyên thời gian tăng chút, giữ nguyên không đổi suốt thời gian đông 12 Để tránh tợng chậm đông, gần đến điểm đông, cho vào ống nghiệm tinh thể nhỏ chế phẩm có sẵn, cọ nhẹ thành ống nghiệm 6.7 XáC ĐịNH NHIệT độ NóNG CHảY, KHOảNG NóNG CHảY đIểm nhỏ giọt Khoảng nóng chảy (gọi tắt khoảng chảy) chất khoảng nhiệt độ hiệu chỉnh, kể từ chất rắn bắt đầu nóng chảy xuất giọt chất lỏng đầu tiên, đến chất rắn chuyển hoàn toàn sang trạng thái lỏng Nhiệt độ nóng chảy (gọi tắt điểm chảy) chất nhiệt độ hiệu chỉnh, hạt chất rắn cuối chất thử nghiệm chuyển thành trạng thái lỏng, bắt đầu biến màu, hoá than sủi bọt Khi phải xác định khoảng chảy, nhiệt độ bắt đầu nhiệt độ kết thúc nóng chảy không xác định rõ ràng, ta xác định nhiệt độ kết thúc, nhiệt độ bắt đầu nóng chảy Nhiệt độ phải nằm giới hạn quy định chuyên luận riêng chế phẩm Để xác định khoảng chảy điểm chảy, tuỳ theo tính chất lý häc cđa tõng chÊt, ¸p dơng mét c¸c phơng pháp 1, hay 3, để xác định điểm nhỏ giọt sử dụng phơng pháp Phơng pháp (áp dụng cho chất rắn dễ nghiền nhỏ) Dụng cụ Một bình thuỷ tinh chịu nhiệt, bình chứa chất lỏng thích hợp, thờng dùng dầu parafin, để xác định nhiệt độ cao dùng dầu silicon, l ợng chất lỏng đủ để nhúng chìm đợc nhiệt kế mẫu thử cho bầu thuỷ ngân cách đáy bình cm Một dụng cụ khuấy có khả trì đồng nhiệt độ chất lỏng Một nhiệt kế đợc hiệu chuẩn chia độ đến 0,5oC, có khoảng nhiệt độ đo từ thấp đến cao không đợc 100oC ống mao quản, hàn kín đầu, dài - cm, ®êng kÝnh 1,0 ± 0,l mm, thành ống dày khoảng 0,10 - 0,15 mm Nguồn nhiệt, điều chỉnh đợc Dụng cụ đợc hiệu chuẩn với chất chuẩn có điểm chảy ®ỵc chøng nhËn cđa Tỉ chøc y tÕ thÕ giíi hay chất thích hợp khác Cách xác định Nghiền thành bột mịn chất thử làm khô 24 áp suất 1,5 đến 2,5 kPa bình với chất hút ẩm thích hợp, sấy khô ë 100 - l05 oC, trõ trêng hỵp cã chØ dẫn riêng chuyên luận Cho bột vào ống mao quản, lèn bột cách gõ nhẹ ống mao quản xuống mặt phẳng cứng để có lớp chế phẩm cao - mm Đun nóng bình đựng chất lỏng đến nhiệt độ thấp điểm chảy dự kiến chất thử khoảng 10 oC, điều chỉnh nhiệt độ cho nhiệt độ tăng oC l phút (trừ trờng hợp có dẫn riêng chuyên luận chế phẩm), cho nhiệt độ tăng oC l phút thử chất không bền nhiệt Khi nhiệt độ đạt thấp điểm chảy dù kiÕn kho¶ng oC, lÊy nhiƯt kÕ ra, nhanh chóng buộc ống mao quản có chế phẩm vào nhiệt kế, cho lớp chế phẩm ngang với phần bầu thuỷ ngân nhiệt kế Đặt lại nhiệt kế vào bình 13 Nhiệt độ mà nhìn thấy cột chất thử xẹp xuống, so sánh với điểm thành ống, đợc xác định điểm bắt đầu nóng chảy nhiệt độ mà chất thử trở thành chất lỏng hoàn toàn, đợc xác định điểm cuối chảy hay điểm chảy Hiệu chỉnh nhiệt độ quan sát đợc nhiệt kế ®o cã sai sè víi nhiƯt kÕ chn vµ sù khác biệt có nhiệt độ đoạn cột thuỷ ngân chất lỏng điều kiện thí nghiệm đoạn cột thuỷ ngân chất lỏng điều kiện hiệu chuẩn Nhiệt độ đoạn cột thuỷ ngân chất lỏng đợc xác định cách đặt bầu thuỷ ngân nhiệt kế phụ điểm phần cột thuỷ ngân lộ chÊt láng cđa nhiƯt kÕ chÝnh TÝnh nhiƯt ®é ®· hiƯu chØnh theo c«ng thøc sau: T hiƯu chØnh = T + 0,00016N (T S - t) Trong ®ã: T : Nhiệt độ đọc nhiệt kế TS: Nhiệt độ trung bình đoạn cột thuỷ ngân chÊt láng cđa nhiƯt kÕ chÝnh ®iỊu kiƯn chn hoá t: Nhiệt độ đoạn cột thuỷ ngân chất lỏng đọc nhiệt kế phụ điểm chảy N: Số khoảng chia độ (oC) đoạn cột thuỷ ngân nhiệt kế chất lỏng Phơng pháp (áp dụng cho chất không nghiền thành bột đợc nh mỡ, sáp, acid béo, parafin rắn, lanolin chất tơng tự, không tan nớc): Dụng cụ Dùng dụng cụ nh phơng pháp 1, riêng ống mao quản hở hai đầu, dài 80 - 100 mm, ®êng kÝnh 0,8 - l,2 mm, thµnh dµy 0,l - 0,3 mm Cách xác định Cẩn thận làm chảy chất thử nhiệt độ thấp tối thiểu Cắm ống mao quản vào chất thử cho lấy đợc cét chÊt thư cao 10 mm kh«ng cã bät Dïng khăn lau phía mao quản, để nguội 10 oC hay thấp 24 giờ, ®Ĩ tiÕp xóc víi níc ®¸ Ýt nhÊt giê Đổ nớc cất vào cốc thuỷ tinh đến chiều cao cm Treo nhiệt kế vào giá nhúng vào cốc nớc Đun nóng cốc nớc đến nhiệt độ thấp điểm chảy dự kiến 10oC, lấy nhiệt kế nhanh chóng buộc mao quản vào nhiệt kế phơng tiện thích hợp cho cột chất thử ngang với phần bầu thuỷ ngân nhiệt kế, ®iỊu chØnh nhiƯt kÕ ®Ĩ ®Çu díi cđa èng mao quản cách đáy cốc l cm Điều chỉnh tốc độ gia nhiệt không oC phút Trong lúc khuấy nớc nhẹ nhàng quan sát cột chất thử, cột chất thử bắt đầu dâng lên ống mao quản đọc nhiệt độ Kết đọc lần đo liên tiếp không đợc chênh lệch 0,5oC Lấy kết trung bình Nhiệt độ đợc coi điểm chảy phải nằm khoảng nóng chảy quy định chuyên luận Phơng pháp (áp dụng cho chất rắn dễ nghiền nhỏ, giống nh phơng pháp 1) Dụng cụ Một khối kim loại (nh đồng) không bị ăn mòn chất thử nghiệm, khả truyền nhiệt tốt, bề mặt đợc đánh bóng cẩn thận Khối kim loại đợc ®un nãng toµn khèi vµ ®ång ®Ịu b»ng mét dơng cụ nh đèn ga nhỏ điều chỉnh đợc hay dụng ®un nãng b»ng ®iƯn cã thĨ ®iỊu chØnh chÝnh xác Khối kim loại có 14 khoang hình ống nằm song song, bên dới cách bề mặt đánh bóng khoảng mm, có kích thớc thích hợp để chứa đợc nhiệt kế thuỷ ngân, đặt vị trí giống vị trí hiệu chuẩn Dụng cụ đợc hiệu chuẩn chất chuẩn thích hợp ghi phơng pháp Cách xác định Đun nóng khối kim loại với tốc độ thích hợp tới nhiệt ®é d íi ®iĨm nãng ch¶y dù kiÕn kho¶ng 10oC điều chỉnh nhiệt độ tăng 1oC / phút, khoảng thời gian nhau, thả vài hạt chất thử đợc làm khô phơng pháp thích hợp hay theo dẫn chuyên luận nghiền thành bột mịn lên bề mặt khối kim loại gần vị trí bầu thuỷ ngân nhiệt kế, lau bề mặt sau lần thử nghiệm Ghi lại nhiệt độ mà chất thử tan chảy lần chạm tới bề mặt kim loại (t1) ngừng đun Trong để nguội dần, lại thả vài hạt chất thử khoảng thời gian đặn, lau bề mặt sau lần thử Ghi lại nhiệt độ mà chÊt thư ngõng tan ch¶y tiÕp xóc víi bề mặt kim loại (t2) Điểm chảy tức thời đợc tính theo công thức: (t1 + t2)/2 Phơng pháp Xác định điểm nhỏ giọt (áp dụng cho vaselin chất tơng tự) Điểm nhỏ giọt nhiệt độ mà giọt chất thử nóng chảy rơi xuống từ chén nhỏ điều kiện xác định dới đây: Dụng cụ Một ống kim loại (A) bao bọc nhiệt kế thuỷ ngân đợc vặn vào ống kim loại thứ hai (B), chén nhỏ kim loại (F) đợc gắn cố định vào phần dới ống (B) hai đai xiết chặt (E), vị trí xác chén đợc xác định hai giá đỡ (D) dài mm dùng để giữ cho nhiệt kế Có lỗ (C) xuyên qua thành ống kim loại thứ (B), đợc dùng để cân áp suất Bề mặt lỗ thoát đáy chén phải phẳng vuông góc với thành Nhiệt kế có đờng kính bầu thuỷ ngân tõ 3,3 - 3,7 mm, dµi 5,7 - 6,3 mm, đợc chuẩn hoá từ - 110 oC chia vạch l mm tơng ứng 1oC Dụng cụ đợc đặt theo chiỊu däc cđa mét èng cã kÝch thíc kho¶ng 20 cm x cm, đợc cố định nút nhiệt kế xuyên qua nút theo đờng rãnh Miệng lỗ thoát chén cách đáy ống khoảng 15 mm ống đợc nhúng vào cốc v¹i cã dung tÝch l lÝt, chøa níc cho đáy ống cách đáy cốc khoảng 25 mm, mặt thoáng nớc với đầu ống kim loại thứ (A) Một dụng cụ khuấy đ ợc dùng để giữ cho nhiệt độ nớc đồng nhÊt 10 19 A B 49 27 C D E F 11 10 0 5 0 15 Hình 6.7: Dụng cụ xác định điểm nhỏ giọt (kích thớc tính mm) Cách xác định Nếu dẫn khác chuyên luận, đổ chất thử tới miệng chén mà không làm nóng chảy nó, dùng thìa xúc hoá chất để loại bỏ phần d miệng đáy chén ấn chén vào vị trí cđa nã líp vá kim lo¹i (B) cho tíi chạm tới giá đỡ, dùng thìa xúc bớt chất thử để lấy chỗ cho nhiệt kế Đun nóng cốc nớc, nhiệt độ đạt tới thấp nhiệt độ nóng chảy hay nhỏ giọt khoảng 10 0C điều chỉnh tốc độ tăng nhiệt độ khoảng 0C /phút ghi nhiệt độ giọt chất lỏng rơi xuống Tiến hành lần, lần thử với mẫu thử Sự khác biệt lần đọc không 30C Nhiệt độ trung bình lần xác định điểm chảy hay điểm nhỏ giọt mẫu thử 16 17 6.8 Xác định nhiệt độ sôi khoảng chng cất Nhiệt độ sôi chất lỏng nhiệt độ hiệu chỉnh, áp suất chất lỏng đạt tới 101,3 kPa Xác định nhiệt độ sôi Dụng cụ (hình 6.8) Bình chng cất: Bình chng cất đáy tròn, thuỷ tinh chịu nhiệt có dung tích 50 60 ml, cổ bình cao 10 - 12 cm, ®êng kÝnh cđa cỉ bình từ 14 - 16 mm, khoảng chiều cao cổ bình có ống nhánh dài 10 - 12 cm, đờng kính mm tạo với phần dới cổ bình góc 70 - 75o èng ngng rt th¼ng: Mét èng thủ tinh th¼ng dài 55 - 60 cm, phần đợc cung cấp nớc lạnh dài khoảng 40 cm cuối ống ngng lắp ống nối cong để dẫn chất lỏng cất đợc vào bình hứng Bình hứng: Là ống đong thích hợp có dung tích 25 - 50 ml, chia độ ®Õn 0,5 ml Ngn nhiƯt cã thĨ ®iỊu chØnh ®ỵc cêng ®é ®èt nãng, cã thĨ dïng bÕp khÝ ®èt, ®Ìn cån Khi dïng bÕp khÝ ®èt hay ®Ìn cån phải dùng lới thép có phủ chất chịu nhiệt hình vuông, chiều dài 14 - 16 cm, có lỗ tròn cho đặt bình cất vào, phần lọt xuống dới lới thép có phủ chÊt chÞu nhiƯt cã dung tÝch - ml NhiƯt kÕ ®· hiƯu chn chia ®é ®Õn 0,5 o C tới 0,2 oC Lắp nhiệt kế cổ bình để đáy bầu thuỷ ngân ngang với mức thấp cổ bình Cách xác định Cho vào bình cất 20 ml chất thử, thêm vào bình cất vài viên bi thuỷ tinh hay đá bọt Đun nóng bình nhanh sôi Đọc nhiệt độ giọt chất lỏng hứng đợc Hiệu chỉnh nhiệt độ đọc đợc với áp suất khí b»ng c«ng thøc sau: t1= t2+ k (101,3 - b) Trong đó: t1: Nhiệt độ đợc hiệu chỉnh t2: Nhiệt độ đọc đợc áp suất b b: áp suất không khí thời điểm thử nghiệm (tính theo kPa) k: Hệ số hiệu chỉnh bảng dới Nhiệt độ sôi (oC) Hệ số chỉnh Dới 100 oC 0,30 Trªn 100 oC tíi 140 oC 0,34 Trªn 140 oC tíi 190 oC 0,38 o o Trªn 190 C tíi 240 C 0,41 Trªn 240 oC 0,45 hiƯu 18 Xác định khoảng chng cất Khoảng chng cất chất lỏng khoảng nhiệt độ đợc hiệu chỉnh áp suất 101,3 kPa, khoảng chất lỏng hay phần xác định chất lỏng ch ng cất đợc điều kiện dới đây: Dụng cụ Dụng cụ giống nh dụng cụ xác định điểm sôi, khác bình cất có dung tích 200 ml nhiệt kế lắp cho đầu bầu thuỷ ngân thấp thành dới ống nhánh mm Nhiệt kế đợc chia vạch tới 0,2oC có khoảng thang đo đợc 50 oC Trong chng cất bình cổ bình đợc bảo vệ để tránh gió lùa chắn thích hợp Hứng dịch cất vào mét èng ®ong 50 ml chia ®é tíi ml Làm lạnh ống ngng nớc tuần hoàn chất chng cất dới 150 oC Cách xác định Cho vào bình cất 50 ml chất lỏng thử nghiệm, thêm vài viên đá bọt Đun bình cho chất lỏng sôi nhanh ghi nhiệt độ giọt chất lỏng cất đ ợc nhỏ vào ống ®ong §iỊu chØnh ngn nhiƯt ®Ĩ cã tèc ®é cÊt 2-3 ml/phút ghi lại nhiệt độ mà tất chất thử hay phần quy định chất thử 20 oC đợc chng cất hết Hiệu chỉnh nhiệt độ đọc đợc với áp suất khí công thức sau: t1= t2 + k (101,3-b) Trong ®ã: t1: NhiƯt ®é ®· ®ỵc hiƯu chØnh t2: NhiƯt ®é ®äc ®ỵc áp suất b b: áp suất không khí thêi ®iĨm thư nghiƯm (tÝnh theo kPa) k: HƯ sè hiệu chỉnh bảng mục xác định điểm sôi, hệ số khác đợc quy định chuyªn luËn riªng 100 80 5o 12 400 70 Hình 6.8: Dụng cụ xác định điểm sôi, khoảng chng cất (kích thớc tính mm) 19 ... 50 60 ml, cổ bình cao 10 - 12 cm, đờng kính cổ bình từ 14 - 16 mm, khoảng chiều cao cổ bình có ống nhánh dài 10 - 12 cm, đờng kính mm tạo với phần dới cổ bình góc 70 - 75o èng ngng rt th¼ng:... phải phẳng vuông góc với thành Nhiệt kế có đờng kính bầu thuỷ ngân từ 3,3 - 3,7 mm, dài 5,7 - 6,3 mm, đợc chuẩn hoá từ - 110 oC chia vạch l mm tơng ứng 1oC Dụng cụ đợc ®Ỉt theo chiỊu däc cđa mét... cụ Dùng dụng cụ nh phơng pháp 1, riêng ống mao quản hở hai đầu, dài 80 - 100 mm, đờng kính 0,8 - l,2 mm, thành dày 0,l - 0,3 mm Cách xác định Cẩn thận làm chảy chất thử nhiệt độ thấp tối thiểu