Способ определения молекулярной массы вещества

(23) Приоритет. Гкудврстмивй веето ссср ее дедам язебрйте в еткрцтнй.П,В Куйбышевский политехнический инстит В. В. Куйбышева(71) Заявитель 4) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИВЕЩЕСТВ чить резко выражениую температурную границу фазового перехода вследствие явления переохлаждения как растворителей, так и растворов; для получения надежных результатов необходимо провести большое число опытоь, что не всегда возможно во времени и высокой стоимости экспериментов. Изменение растворимости веществ при переохлаждении, образование. твердых растворов вещества с растворителем, ацсорбция вещества на кристаллах .растворителя сильно искажают результат. Криоскопические способы требуют, сложной и дорогой холодильной и специальной аппаратуры.Збуллиоскопические способы и эбуллиоскопы для определения молекулярной массы вещества и другие имеют основной общий недостаток: кипение растворителя и раствора проводят без перегонки в замкнутом сосуде с обратным холодильником, что значительно снижает точность определения молекулярной массы, Для получения надежных результатов необходимо Изобретение относится к области физико-химических исследований свойств вещества и может быть использовано для определения молекулярной массы исследуемого вещества при лабораторных исслецованиях, для контроля степени:чйсто 5 ты получаемого йзвестного вещества в химической промышленности, при физико- химических исследованиях свойств растворов веществ и т, п,.1 ОВ современных физико-химических исследованиях свойств вещества для определения молекулярной массы исследуемого вещества, контроля степени чистоты получаемого известного вещества в химической промышленности применяются криоскопические, эбуллиоскопические и другие способы определения молекулярной массы вещества Ц.Криоскопические способы определения молекулярной массы вещества не позволяют с высокой степенью точности и надежности определить молекулярную массу веществапоскольку не удается полу. МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ36931провести большое число опытов, что невсегда возможно во времени,Известен эбуллиоскопический способопределения молекулярной массы вещест ва с помощью эбуллиоскопа Свентославского, заключающийся в том, что в эбуллио,скоп вводят растворитель, нагревают растворитель до кипения, образующиеся парыуносят растворитель в пробирку и трубку,омывают термометр Бекмана, определяют 1 Отемпературу кипения растворителя дватри раза, берут среднее значение, послеэтого эбуллиоскоп освобождают от растворителя, разбирают, сушат. Для определения молекулярной массы растворенного 1вещества во вновь собранный чистый исухой эбуллиоскоп снова вводят отвешенное количество раствбрителя, Количествожидкости необходимо брать так, чтобыона заполняла объем сосуда выше шейки 20на 1 см. Для этого-стакан с растворителем взвешивают. Из стакана в эбуллиоской выливают некоторое количестворастворителя. Взвешивают количество исследуемого вещества и вводят в эбуллиоскоп. Затем из стакана добавляют нужное количество растворителя, которымсмйвают со стенок исследуемое вещество,Взвешивают стакан с оставшимся растворителем, по разности получают количество введенного растворителя. Нагреваютраствор до кипения, Температуру кипенияраствора определяют два-три раза, берутсреднее значение, Молекулярную массу.рассчитывают по известным формулам 2).З 5Одйако существующий способ не позволяет определить молекулярную массус ошибкой менее 30-40%,что делает способ практически непригодным. Такую жеошибку дают и многие другие эбуллиоско Опические и эбуллиометрические способы.Это обусловлено тем, что при кипениикак растворителя, так ираствора имеютместо большие колебания температуры и.давления насыщенного пара растворителя, 45термодинамическое равновесие эбуллио скоп-внешняя среда, жидкий растворительпар во время опытов не достигается изза резкого охлаждающего влияния окружающей среды и отсутствия приемов поборьбе с перегревом жидкости. В результате не достигается резко выраженнойтемпературной границы фазового перехода при постоянном давлении и постояннойтемпературе, Определение молекулярноймассы состоит, по существу, из"двух-" -разных опытов, проводящихся в разныхусловиях с перерывом на подготовку и 88сушку эбуллиоскопа с разными пробами растворителя; опыт 1 - определение температуры кипения растворителя перерывподготовка к вторрму опыту, выливание растворителя, сушка эбуллиоскопа, взятие другой пробы растворителя и т. и.; опыт 2 - определение температуры кипения раствора, приготовленного из другой пробвг растворителя, при других термодинамических условиях.Целью изобретения является повышение точности определения молекулярной1 массы исследуемого вещества.Поставленная цель достигается тем, что после измерения температуры раствора в стационарном режиме производят отгонку в градуированный приемник порции растворителя,из раствора, затем измеряют массу порции его, а молекулярную массу вещества определяют по форму- ле мылив (+),гдеМ - молекулярная масса веществаС - промежуточная концентрацияраствора в стационарном режиме;ЬТ - промежуточное значение изменения температуры в точке кипения;Е - постоянная прибора,В известном способе определения молекулярной массы с помощью эбуллиоскопа, включающеМ операции заполнения прибора растворителем, нагревания растворителя до кипения, кипения постоянного количества растворителя взамкнутом сосуде, трехкратного определения темпера-,. туры кипения постоянного количества растворителя, выливания отработанного растворителя из прибора, подготовки прибора копределению температуры кипения раствора, приготовления раствора в другой пробе растворителя, заполнения прибораповторно растворителем, введения навески исследуемого вещества в виде твердой кристаллической фазы, нагревания полученного раствора в эбуллиоскоце до кипения, кипения постоянного количества раствора в замкнутом сосуде, трехкратного определения температуры кипения постоянного количества раствора, фазовый переход растворителя в точке кипения раствбрителя проводят с перегонкой определенного количества"пробы растворителю. многократную регистрацию температу5 6931 ры фазового перехода в точке кипения растворителя производят для каждого текущего количества растворителя в эбуллиоскопе вэ время установления термодина-. мического равновесия эбуллиоскоп-внешняя среда, жидкий растворитель-пар, прифйксированном постоянном давлении и равномерной перегонке растворителя из эбуллиоскопа в мерный градуировайный приемник. Другое отличие состоит в том, 10 что раствор готовят в отогнанном количестве той же пробы растворителя и возвращают полученный раствор в эбуллиоскоп, так что опьгг проводят с одной и той же пробой растворителя, с одним и , 15 тем же количеством растворителя, Операция подготовки прибора к определению температуры кипения раствора (разборка прибора, выливание растворителя, сушка прибора, повторная сборка и т. и.) от сутствует, опыт продолжается непрерывно в одних и тех же условиях. Кроме того, фазовый переход растворителя в точке кипения раствора проводят с перегонкой определенного количества пробы раствори теля в градуированный мерный приемник. Многократную регистрацию температуры. фазового перехода в точке кипения раствора производят во время установления термодинамического равновесия для каждого текущего количества раствора в эбуллиоскопе при фиксированном постоянном давлении и равномерной непрерывной перегонке растворителя из эбуллиэскопа в . мерный градуированный приемник.Перегонка определенного количества пробы растворителя, во время которой устанавливается термодинамическое равновесие эбуллиоскоп-внешняя среда, жидкий растворитель-пар и производится40многократная регистрация температурыфазового перехода в точке кипения раствЬрителя, позволяет уменьшить колебаниятем- .пературыфазового перехода в точке кипениярастворителя около истинной температуры45фазового перехода в точке кипения растворителя, достичь резко выраженной температурной границы фазового перехода припостоянной температуре и постоянном50фиксированном давлении и с повышеннойточностью определить температуру фазового перехода в точке кипения раствэ -рителя при одних и тех же условиях всего опьгга.55Приготовление раствора в перегнанномколичестве той же пробы растворителя ивозвращение егэ в эбуллиэскоп исключает загрязнение раствора посторонними 88 6примесями, устанавливает соответствиеповышения температуры фазового перехода в точке кипения раствора исследуемой навеске вещества, исключает перерыв в опыте. - операции подготовки эбуллиоскопа к Ьпределению -температуры кипения раствора (разборку прибора, выливание растворителя, сушку, повторнуюсборку), нарушающих одинаковость термодинамических условий, позволяет проводить опьгг нейрерывно в однйх и тех женачальных условиях и установив 1 пегосятермодинамического равновесия. П р и м е р. На лабораторной установке определялась молекулярная массахимически чистой тиомочевины. В эбуллиоскоп, состоящий из перегонКой колбы, прямого и обратного холодильников, градуированного мерного приемника, вводи лй 1800 мл дистиллированной воды, вставляли термометр Бекмана, Для равномерного кипения в перегонную колбу эбуллиоскопа насыпали 100-150 кусочков битого неглазурованного фарфора, Растворитель нагревали до кипения. В процессе фазового перехода в точке кипения растворителя перегоняли определенное количество пробы растворителя в гра- дуированный мерный приемник, во время перегонки растворителя"определяли пб термометру Бекмана температуру фазового перехоца в точке кипения растворителя для каждо о его текущего количества в эбуллиоскопе (300-400 значений). Опрецеляли срецнюю температуру фазового перехода в точке кипения растворителя. В перегнанном количестве пробы растворителя растворяли навеску вещества, не прерывая перегонки, Полученный раствор притемпературе, близкой к температуре кипенйя, возвращали в эбуллиоскоп. В процессе фазового перехода растворителя в точке кипения раствора перегоняли определенное количество пробы раство- рителя из раствора. в градуированный мерный приемник, при равномерной непрерывной перегонке и фиксированном атмосферном давлении многократно регистрировали для каждого текущего количества раствора в эбуллиоскопе температуру фазового перехода растворителя в точке кипения раствора (30-40 значений для каждого текущего количества раствора). Для каждого текущего количества раствора определяли среднюв температуру фазового перехода растворителя в точке кипения раствора. Для каждой текущей концентра188 8и другой специальной аппаратуре возможность применения ЗВМ для регьлграции температуры, текущего количества растворителя и расчетов молекулярной массы,где М - молекулярная масса вещества; ЗО С; - промежуточная концентрацияраствора в стационарном режимеЬТ; - промежуточное значение изме- нения гемцературы в точке кипения.35 Е - постоянная прибора,7 .с "693тции определяли текущее значенйе молекулярной массы по формулеа10 Одт дгде М - молекулярная массащ 5Е - эбуллиоскопическая постоянная(константа);а - навеска исследуемого веществаЬТ - текущее изменение температурыф офазового перехода растворителяиэ раствора по сравнению с температурой фазового переходачистого растворителя в точкекипения; 5Д - текущее количество растворителяв перегонной колбеЗатем рассчитывали среднее значениемолекулярной массы,Среднее значение температуры фаэо ового чистого растворителя в точке кипения по шкале термометра Бекмана 1,656.Таким образом, среднее значение молекулярной массы по результатам текущих определений равно 76 Д 5, Ошибка 25определения по среднему значению0,56%, что вполне согласуется с химической чистотойвзятой для исследования тиомочевины.Использование способа определениямолекулярйой массы вещества обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимушества: повы- шенйую точность определения молекулярной массы; быстроту определения, таккак один опыт по данному способу экви-.валентен десяткам опьггов по известнымспособам; нацежйость результатов благо- . царя достаточной воспроизводимости текущих (промежуточных) значений молекулярной массы простоту и доступностьспособа цля любой лаборатории; меньшуюстоимость определений, так как нет надобности в дорогостоящей холодильной Формула изобретения Способ определения молекулярной массы вещества, включающий измерение температуры кипения чистого растворителя количества вещества и количества раст: ворителя, приготовление раствора и измерение еготемпературы кипения, о тл й ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, после измерения температуры раствора в стационарном режиме произвоцят отгонку в градуированный приемник порции растворителя из раствора, затем измеряют массу порции его, а молекулярную массу вещества определяют по формуле Источники информации, .принятые во вниллачие при экспертизе1. Рыбак Б. Н. Анализ нефти и нефгепродуктов М., ГНТИ нефтяной и горно- топливной литературы 1962, с; 69-71.2. Методы исследования полимеров Под ред, Р, В. Аллема, МИностранная литература", с. 162-168 (прототип).Составитель Е, УстюжанинРедактор С. Лыжова,Техред С. Мигай Корректор Г. НазароваЗаказ 6065/12, Тираж 1073 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по цепам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-,35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ГП 1 П Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 4