Температуры плавления: Температура плавления и кипения различных веществ

Содержание

Температура плавления и кипения различных веществ

Вещество

Температуры плавления и кипения, °С

Ag

пл. 962, кип. 2170

Ag2O

разл. > 160

Al

пл. 660, кип. 2500

Al2O3

пл. 2053, кип. > 3000

As

возг. 615, пл. 817

AsH3

пл.- 117, кип.- 62

At

пл. 244, кип. 309

Au

пл. 1064, кип. 2947

B

пл. 2075, кип. 3700

B2O3

пл. 450, кип. ок. 2000

Ba

пл. 727, кип. ок. 1860

BaO

пл. ок. 2020

Be

пл. 1287, кип. 2507

BeO

пл. 2580, кип. 4260

Bi

пл. 271, кип. 1564

Bi2O3

пл. 825, кип. 1890

C (графит)

пл. 4800 [см. примечание]

C (алмаз)

1800 ® C (графит)

CH4

пл.- 182, кип.- 162

CO

пл.- 205, кип.- 192

CO2

возг. — 78

Ca

пл. 842, кип. 1495

CaO

пл. ок. 2614, кип. 2850

Cd

пл. 321, кип. 767

CdO

возг. ок. 900, разл.

Cl2

пл.- 101, кип.- 34

ClO2

пл.- 60, кип. +11

Cl2O

пл.- 116, кип. +2

Cl2O6

пл. 4, разл. > 20

Cl2O7

пл.- 90, кип. +83

Сo

пл. 1494, кип. 2960

Cr

пл. 1890, кип. 2680

Cr2O3

пл. 2340, кип. 3000

Cs

пл. 29, кип. 668

Cu

пл. 1085, кип. 2540

CuO

разл. 1026

Cu2O

пл. 1240, кип. 1800

F2

пл.- 220, кип.- 188

Fe

пл. 1539, кип. ок. 3200

FeO

пл. 1368

Fe2O3

разл. 1390

Fr

пл. 21, кип. 660

Ga

пл. 30, кип. 2403

Ga2O3

пл. ок. 1725

Ge

пл. 937, кип. ок. 2850

GeH4

пл.- 166, кип.- 89

H2

пл.- 259, кип.- 253

HBr

пл.- 87, кип.- 67

HCl

пл.- 114, кип.- 85

HF

пл.- 84, кип. +20

HI

пл.- 51, кип.- 35

HN3

пл.- 80, кип. +36

HNO3

пл.- 42, кип. +83, разл.

H2O

пл. 0, кип. 100

H2O2

пл.- 0,4, разл. +150

H(PH2O2)

пл. 27, разл. 140

H2(PHO3)

пл. 74, разл. 200

H3PO4

пл. 42, разл. 150

H4P2O7

пл. 61, разл. 300

H2S

пл.- 86, кип.- 60

H2SO4

пл. 10, кип. 296, разл.

H2Se

пл.- 66, кип.- 42

H2SeO3

пл. и разл. 70

H2SeO4

пл. 62

H2Te

пл.- 51, кип.- 2, разл.

H2TeO3

40 ® TeO2

H6TeO6

пл. 136, 220 ® TeO3

Hg

пл.- 39, кип. +357

HgO

разл. > 400

I2

пл. 114, кип. 184

I2O5

разл. 275-350

In

пл. 157, кип. 2024

In2O3

пл. 1910, кип. ок. 3300

K

пл. 64, кип. 760

Li

пл. 180, кип. 1337

Mg

пл. 648, кип. 1095

MgO

пл. 2825, кип. 3600

Mn

пл. 1245, кип. 2080

MnO

пл. 1780

MnO2

разл. > 535

Mn2O3

940 ® (MnIIMn2III)O4

Mn2O7

пл. 6, разл. > 55

Mo

пл. 2620, кип. 4630

N2

пл.- 210, кип.- 196

NH3

пл.- 78, кип.- 33

N2H4

пл. 2, кип. 114

NH2OH

пл. 32, разл. > 100

NO

пл.- 164, кип.- 152

NO2

< 21 ® N2O4

N2O

пл.- 91, кип.- 89

N2O3

кип.- 40, разл. > +5

N2O4

пл.- 11, кип. 21, разл.

N2O5

пл. 41, разл.

Na

пл. 98, кип. 886

Ni

пл. 1455, кип. ок. 2900

NiO

пл. 1955

O2

пл.- 219, кип.- 183

O3

пл.- 193, кип.- 112

OF2

пл.- 224, кип.- 145

P (красный)

возг. 416

P4 (белый)

пл. 44, кип. 287

PH3

пл.- 134, кип.- 87

P4O6

пл. 24, кип. 175

P4O10

возг. 359, пл. 422

Pb

пл. 328, кип. 1745

PbO

пл. 886, кип. 1535

PbO2

разл. > 344

(Pb2IIPbIV)O4

550 ® PbO

Ra

пл. 969, кип. 1536

Rb

пл. 39, кип. 696

Re

пл. 3190, кип. ок. 5900

S8 (монокл.)

пл. 119, кип. 445

S8 (ромб.)

96 ® S8 (монокл.)

SO2

пл.- 75, кип.- 10

SO3

пл. 17, кип. 45

Sb

пл. 631, кип. 1634

SbH3

пл. — 94, кип. — 18

Sb2O3

пл. 655, кип. 1456

Se

пл. 217, кип. 685

SeO2

возг. 315, пл. 340

SeO3

пл. 118, разл. > 185

Si

пл. 1415, кип. ок. 3250

SiH4

пл.- 185, кип.- 112

SiO2 (кварц)

пл. 1550, кип. 2950

Sn

пл. 232, кип. 2620

SnO

пл. 1040, кип. 1425

SnO2

пл. 1630, кип. 2500

Sr

пл. 768, кип. 1390

Tc

пл. 2250, кип.ок. 4600

Te

пл. 450, кип. 990

TeO2

пл. 733, кип. 1257

TeO3

разл. > 400

Ti

пл. 1668, кип. 3260

TiO2

пл. 1870, кип. ок. 3000

Tl

пл. 304, кип. 1457

Tl2O

пл. 303, кип. ок. 1100

V

пл. 1920, кип. 3450

W

пл. 3387, кип. ок. 5680

Zn

пл. 420, кип. 906

ZnO

возг. 1725, разл.

 

Сокращения:
возг. — возгонка; кип. — кипение; ок. — около;
пл. — плавление; разл. — разложение; ® — переход одного вещества в другое


Примечание: определение температуры плавления графита является очень важной, но очень сложной научной проблемой, которой занимаются во всем мире. В данном справочнике мы приводим значение, которое, исходя из обзора Савватимского Александра Ивановича, зав. лаб. электровзрывных процессов ОИВТ РАН, является в настоящее время наиболее обоснованным и полученным с помощью самых современных методов. Обзор и описание методов см. в работах:
Савватимский А.И.»Плавление графита и жидкий углерод» УФН том 173 №12 стр.1371

A. I. Savvatimskiy. «Liquid carbon density and resistivity» J. Phys.: Condens. Matter 20 (2008) 114112

Korobenko V.N., Savvatimskiy A.I. «Graphite melting temperature» Electronic journal “INVESTIGATED IN RUSSIA” 2161

Примечание ко всем таблицам свойств: источниками справочных данных являются публикации в Интернете, поэтому они не могут считаться «официальными» и «абсолютно точными». Как правило, в Интернет справочниках не приводятся ссылки на научные работы, являющиеся основой опубликованных данных. Мы стараемся брать информацию из наиболее надежных научных сайтов. Однако если кого-то интересуют ссылки на эксперименты, советуем произвести самостоятельно углубленный поиск в Интернете. Будем признательны за любые комментарии к нашим справочным таблицам, а особенно за уточнения существующей информации или дополнение справочных данных.

2.1.2.16. Температура плавления — метод мгновенного плавления (201020016-2019) / КонсультантПлюс

2.1.2.16. Температура плавления — метод мгновенного плавления

Температуру плавления по методу мгновенного плавления рассчитывают по формуле:

,

где: t1 — первая температура, определяемая в условиях, приведенных ниже;

t2 — вторая температура, определяемая в условиях, приведенных ниже.

Прибор. Прибор состоит из металлического блока, изготовленного из материала, обладающего высокой теплопроводностью и не взаимодействующего с испытуемым веществом, например, из латуни. Верхняя поверхность блока должна быть плоской и тщательно отполированной. Блок равномерно нагревают по всей массе газовой горелкой с микрорегулировкой или электрическим нагревателем с тонкой регулировкой. Блок имеет достаточно широкую цилиндрическую полость для размещения термометра, который должен находиться в одном и том же положении как при калибровке, так и при определении температуры плавления испытуемого вещества. Цилиндрическая полость размещена параллельно отполированной верхней поверхности блока и на расстоянии около 3 мм от нее. Прибор калибруют, используя подходящие вещества с известной температурой плавления.

Методика. Блок быстро нагревают до температуры на 10 °C ниже предполагаемой температуры плавления и затем устанавливают скорость нагревания около 1 °C/мин. Несколько частиц тонко измельченного вещества, высушенного в вакууме над силикагелем безводным P в течение 24 ч, бросают через равные промежутки времени на поверхность блока в непосредственной близости от шарика термометра, очищая поверхность после каждого испытания. Записывают температуру t1, при которой вещество плавится мгновенно при соприкосновении с металлом. Останавливают нагревание. Во время охлаждения через равные временные промежутки бросают несколько частичек вещества на поверхность блока, очищая ее после каждого испытания. Записывают температуру t2, при которой вещество прекращает мгновенно плавиться при соприкосновении с металлом.

Калибровка прибора. Для калибровки прибора используют подходящие вещества, пригодные для этих целей.

201020017-2019

Открыть полный текст документа

ᐉ Температуры плавления металлов разных групп — как происходит процесс плавления

Температуры плавления металлов

Температурой плавления металла обозначают значение, при котором разрушается кристаллическая решетка металлического вещества с сохранением его объема. Перейдя этот порог, вещества теряют свои первоначальные свойства: форму, твердость, пластичность. Металл не является исключением. В физике принято считать эту характеристику постоянной величиной для отдельных веществ, но в реальности всё обстоит немного иначе. Сплавы, которые используются в промышленности, включают в себя металлические элементы с различными показателями этого параметра.

Кристаллические решетки, образованные в процессе застывания сплава, отличаются от своих предшественников и в результате отличается и температура плавления металла. В зависимости от этого показателя принято разделять все сплавы на:

  • легкоплавкие;
  • средне плавкие;
  • тугоплавкие. 

Рассмотрим, какие параметры, необходимые для плавления, присущи той или иной группе металлов, а также выделим основных их представителей.

Температуры плавления металлов разных групп

Металлы, которые при нагревании до 600 градусов по Цельсию теряют свои свойства, называют легкоплавкими. К таким относятся сплавы, используемые для создания бытовой техники или электроники. Они зачастую служат для соединения проводов и металлических элементов. Такие элементы можно расплавить самостоятельно с помощью паяльника или на газовой плите. Самыми часто используемыми представителями группы являются олово с температурой плавления 231,9 градуса и цинк — он плавится при 419,5 градусах по Цельсию.

Среднеплавкие сплавы начинают терять свойства при температуре от 600 до 1600 градусов по Цельсию. К этой группе относят медь, алюминий, золото и серебро. Эти элементы используются для изготовления арматур, плит и листов, а ещё в декоре и ювелирной индустрии. Часто такие изделия применяются в строительстве, автомобилестроении и авиастроении. Низший показатель в этой группе принадлежит алюминию — 660,3 градусов по Цельсию.

К драгоценным металлам часто добавляют медь, повышая при этом порог плавления. Например, температура плавления сплава меди и золота равна 1084 градусам по Цельсию. К среднеплавким также относится и железо, обладающие порогом плавления в 1538 градусов — один из самых высоких показателей в группе. Железо нашло свое применение в основном в строительстве и автопромышленности. Несмотря на очевидные преимущества, железо легко поддается коррозии, что вынуждает к дополнительной обработке сплава.

  

К тугоплавким металлам относят сплавы, которые меняют своё состояние из твердого в жидкое, когда их температура становится больше 1600 градусов. Вольфрам, хром, а также титан и платина причисляются именно к этой группе.

Применяются такие элементы в изделиях, от которых требуется стойкость к давлению, механическим и термическим нагрузкам — например, в несущих деталях кузовов автомобилей. Также их используют для плавления других металлов, а также для изготовления проводов и нитей накаливания. Платина плавится при 1769 градусах, в то время как вольфрам теряет свои свойства при 3420 градусах по Цельсию.

Отметим, что повышение давления, оказываемое в процессе плавке на сплав, способствует снижению температуры расплавления.

Говоря про группы металлов и их категорию плавления, важно вспомнить про ртуть. Она является жидким металлом, даже находясь в нормальных условиях. Всего 39 градусов по Цельсию достаточно для того, чтобы ртуть стала жидкой. Пары этого металла являются токсичным веществом для человека, поэтому эксплуатировать предметы, в состав которых входит ртуть, стоит с осторожностью. К таким относятся ртутные градусники, термометры и барометры. 

Температура плавления некоторых металлов 

Название

Олово

231,9

Цинк

419,5

Сталь

1300-1500

Алюминий

660,3

Золото

1064

Серебро

961,8

Железо

1538

Медь

1084

Вольфрам

3422

Титан

3150

Кремний

1414

Хром

1907

Платина

1768

Температура плавления алюминия

Переход Al, сплавов на его основе, из твёрдого агрегатного состояния (исходного) в жидкое, происходит, когда к нему подводится тепло. Сделано это может быть снаружи, либо посредством его подачи непосредственно в толщу материала (вариант, индукционный нагрев).

Общая информация о процессе

В твёрдом состоянии кристаллическая решётка металла состоит из зёрен, пространственно ориентированных произвольным образом (подобные структуры именуются поликристаллическими).

В процессе плавления объём металла увеличивается. У химически чистых, он происходит быстро и при определённых температурах. Пример. Фактическая температура плавления Al (t):

  • сверхчистого, с процентным содержанием Al 99,996%, равняется 660,37°С;
  • при снижении доли чистого металла до 99,5, t=657°С;
  • при 99,0%, t=643°С.

Резкое увеличение объёма происходит под воздействием определённого тепла, инициирующего плавление. Данная величина именуется скрытой теплотой.

Последнее способствует тому, что исходная кристаллическая структура материала теряет упорядоченность и плотность. Процесс обратим (охлаждение/нагревание).

Температура плавления, именуемая равновесной

Любые химически чистые металлы, включая алюминий, имеют температурную характеристику, именуемую «точка плавления». Материалы, достигая её, становятся жидкими. Для незначительных объёмов образцов алюминия переход в иное агрегатное состояние происходит настолько быстро (в плане изменения температурного режима), что измерить его можно с точностью до 0,1°С.

Обратная процедура, предусматривающая переход в твёрдое состояние, происходит при достижении «точки затвердевания». При равновесных условиях, при чисто теоретическом допущении, её значение равно температуре плавления. Фактически между этими значениями существуют незначительные разбросы.

Температуры начала и завершения плавления

Эти две величины также необходимо учитывать при рассмотрении вопроса плавления металлов:

  • первая, «солидус» (твёрдый) – это значение температуры, по достижению которой начинается процесс плавления;
  • вторая, «ликвидус» (жидкий) – обозначает показатель, достижение которого приводит к завершению плавления.

Сплавы на основе алюминия, начинают кристаллизоваться при достижении значения, именуемого «ликвидус». Заканчивается отверждение при достижении «солидус». Между этими значениями металл находится в кашицеобразном состоянии.

Влияние на процессы плавления примесей, легирующих элементов

При добавлении в химически чистый металл присадок, включая легирующие, достигается понижение температуры, необходимой для начала процесса плавления. Пример, значительное содержание Mg, Si опускает её почти до 500°С.

Для сплавов, определение «температура плавления» фактически не используется, так как данный процесс идёт в определённом интервале температур.

Особенности плавления силумина

Различные сплавы, имеющие широкий температурный интервал между величинами ликвидус (солидус), именуются эвтектическими. Пример. E cплавов на основе Al, в составе которых 12,5 % Si, этот диапазон сокращён до точки плавления. Именно эта температурное значение будет называться эвтектическим. Данный сплав относится к группе силуминов, обладающих литейными свойствами. Её величина составляет 577°С.

Рост процентного содержания Si приводит к снижению величины «ликвидус» от max (значение для чистого Al составляет 660°C) с величиной «солидуса» (577°С).

Среди иных легирующих материалов следует упомянуть Mg. Эвтектической температуры в 450°С можно достичь при его содержании в 18,9%. Для Gu эта температура равна 548°С. Для Mn, 658°С.

Большинство сплавов содержит три и более легирующих элемента. Поэтому рассмотренные температуры могут быть ещё ниже.

Процесс плавления алюминия (его сплавов), весьма сложный технологический процесс. Для получения требуемого результата следует учитывать значительное количество внешних факторов, включая различные температурные характеристики.

Также рекомендуем прочитать:

Области применения медного профиля

Алюминий: сфера применения

Алюминиевый прокат: свойства и сферы применения.

Молекулярно-динамическое исследование размерной зависимости температуры плавления наночастиц кремния

И.В. Талызин, М.В. Самсонов, С.А. Васильев, М.Ю. Пушкарь, В.В. Дронников, В.М. Самсонов
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

DOI: 10.26456/pcascnn/2018.10.618

Аннотация: Размерная зависимость температуры плавления наночастиц Si исследовалась с использованием как молекулярно-динамического, так и термодинамического моделирования, основывающегося на применении формулы Томсона. Результаты атомистического моделирования, полученные с использованием потенциала Стиллинджера-Вебера, согласуются с результатами других авторов, а также с результатами термодинамического моделирования и предсказывают уменьшение температуры плавления Tm наночастиц Si с увеличением их обратного радиуса R-1 по линейному закону. Имеющиеся экспериментальные данные предсказывают более низкие значения Tm, включая предельное значение Tm(∞), отвечающее линейной экстраполяции экспериментальных точек к R-1 → 0 (т.е. к радиусу R → ∞), причем занижение составляет 200 − 300 К по сравнению с табличным значением температуры плавления кремния (1688 К). Учитывая это, сделан вывод о том, что молекулярно-динамические результаты дляTm(R-1) , полученные с использованием потенциала Стиллинджера-Вебера, являются более адекватными, чем имеющиеся экспериментальные данные.
Ключевые слова: наночастицы кремния, температура плавления, размерная зависимость, молекулярная динамика, термодинамика.

Библиографическая ссылка:
Талызин, И.В. Молекулярно-динамическое исследование размерной зависимости температуры плавления наночастиц кремния / И.В. Талызин, М.В. Самсонов, С.А. Васильев и др. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов: межвуз. сб. науч. тр. / под общей редакцией В.М. Самсонова, Н.Ю. Сдобнякова. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2018. — Вып. 10. — С. 618-627.

Полный текст: загрузить PDF файл

Российские ученые создали материал с самой высокой известной температурой плавления в мире

Группа ученых НИТУ «МИСиС» разработала керамический материал с самой высокой температурой плавления среди всех известных на данный момент соединений. Благодаря уникальному сочетанию физических, механических и термических свойств, материал перспективен для использования в наиболее теплонагруженных узлах летательных аппаратов — носовых обтекателях, воздушно-реактивных двигателях и острых передних кромках крыльев, работающих при температурах выше 2000 °С. Результаты исследования опубликованы в журнале Ceramics International.

Активное развитие аэрокосмической отрасли предъявляет все более серьезные требования к летательным аппаратам: они должны быть быстрыми, износостойкими, должны снижаться затраты на производство и обслуживание. Многие ведущее космические агентства (НАСА, ЕКА (Европа), а также агентства Японии, Китая и Индии) ведут активную разработку таких летательных аппаратов многоразового пользования — воздушно-космических самолетов (ВКС), применение которых позволит существенно снизить стоимость доставки людей и грузов на орбиту, а также сократить временные интервалы между полетами.

«В настоящее время достигнуты значительные результаты в разработке подобных аппаратов. Например, уменьшение радиуса скругления острых передних кромок крыльев до нескольких сантиметров приводит к значительному увеличению подъёмной силы и маневренности, а также уменьшает аэродинамическое сопротивление. Однако при выходе из атмосферы и повторном входе, на поверхности крыльев ВКС могут наблюдаться температуры порядка 2000 °С, а на самом краю — 4000 °С. Поэтому, когда речь заходит о подобных летательных аппаратах, возникает вопрос, связанный с созданием и разработкой новых материалов, способных работать при столь высоких температурах», — комментирует директор научно-исследовательского центра «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Дмитрий Московских.

В ходе последних разработок задачей ученых Центра было создание материал с рекордно высокой температурой плавления и высокими механическими свойствами. В качестве кандидата была выбрана тройная система гафний-углерод-азот, карбонитрид гафния (Hf-C-N), так как ранее учеными из университета Брауна (США) методом молекулярной динамики было предсказано, что карбонитрид гафния будет обладать высокой теплопроводностью и стойкостью к окислению, а также самой высокой температурой плавления среди всех известных соединений (примерно 4200 °С).

При помощи метода самораспространяющегося высокотемпературного синтеза ученым НИТУ «МИСиС» удалось получить материал HfC0.5N0.35, (карбонитрид гафния) близкий к теоретическому составу, с высокой твердостью 21.3 ГПа, которая не уступает другим новым перспективным материалам, таким как ZrB2/SiC (диборид циркония-карбид кремния) (20.9 ГПа) и HfB2/SiC/TaSi2 (диборид гафния-карбид кремния-диселенид тантала) (18.1 ГПа).

«Трудно измерить температуру плавления материала, когда она превышает 4000 °С, — комментирует аспирант Вероника Буйневич, тема исследования которой „Получение сверхвысокотемпературной керамики на основе карбонитрида гафния для эксплуатации в экстремальных условиях“. — Поэтому нами было принято решение сравнить температуры плавления синтезированного соединения и исходного „рекордсмена“ — карбида гафния. Для этого мы размещали спрессованные образцы HfC и HfCN на графитовой пластине, имеющей форму гантели, сверху накрывали аналогичной пластиной, чтобы избежать тепловых потерь».

Полученный «сэндвич» ученые подключали к мощному аккумулятору при помощи молибденовых электродов. Все испытания проводили в глубоком вакууме. Так как сечение у графитовых пластин разное, то максимальная температура была достигнута в самой узкой ее части. Результаты одновременного нагрева нового материала, карбонитрида и карбида гафния показали, что карбонитрид обладает более высокой температурой плавления, чем карбид гафния.

Однако на данный момент конкретную температуру плавления нового материала выше 4000 °С определить не удалось — очень трудно имитировать такие температурные нагрузки в лабораторных условиях. В дальнейшем коллектив планирует провести эксперименты по измерению температуры плавления методом высокотемпературной пирометрии при плавлении лазером или электрическим сопротивлением. Также планируется изучить «работоспособность» полученного карбонитрида гафния в гиперзвуковых условиях, что будет актуальным для дальнейшего применения а аэрокосмической промышленности.

7.8. Определение температуры плавления


Температура плавления вещества — это температура фазового перехода твердая фаза ↔ расплав. Ее определяют как при плавлении вещества, так и при кристаллизации расплава.

Наиболее точным методом определения температуры плавления является метод термического анализа, основанный на измерении зависимости температуры нагреваемого вещества от времени при строго постоянной скорости нагревания или охлаждения. При этом не требуется непосредственное наблюдение за веществом. Метод в равной степени можно применять для определения как наиболее низких, так и очень высоких температур плавления. Метод заключается в построении кривых нагревания или охлаждения в координатах температура вещества -время по данным визуального отсчета температуры или непосредственной записи кривых на саморегистрирующих приборах (пирометры, дериватографы и др.).

Рекомендуется сначала понаблюдать за поведением исследуемого вещества на кончике шпателя в пламени газовой горелки: не разлагается ли оно до плавления, не взрывается ли, при какой примерно температуре плавится.

Термический анализ с визуальным отсчетом температуры. Исследуемое вещество помещают в тигель 3 (рис. 143, а) или сосуд Степанова (см. рис. 122), которые затем располагают в тигельной печи 2. В центр навески вещества устанавливают термопару 4 в защитном кварцевом чехле, а свободные концы термопары, связанные с компенсационными проводами, погружают в сосуд Дьюара 5 с ледяной кашицей и соединяют с милливольтметром 6. Выполнив все эти операции, включают нагрев тигельной печи 2 через автотрансформатор 1 для регулирования скорости нагревания и через некоторое время начинают отмечать по секундомеру показания милливольтметра 6, проградуированного в градусах Цельсия. Показания милливольтметра записывают через равные промежутки времени (20 — 30 с). По полученным записям строят график температура — время (рис. 143, б, г, д).

Если вещество плавится, то на графике t = f(x) появляется площадка того или иного размера (кривая 1, рис. 143, б). Когда термопара расположена между стенкой тигля и веществом, то на кривой нагревания 2 вместо плащадки появляется излом.


Рис. 143. Схема установки для определения температуры плавления вещества методом простого термического анализа (с). Кривые нагревания (б, г, д) и охлаждения (в)

При кристаллизации расплава производят такие же измерения и получают кривые охлаждения (рис. 143, в). Площадка на кривой / охлаждения расплава отвечает температуре его кристаллизации, равной температуре плавления выделяющегося вещества. В случае переохлаждения расплава начало его кристаллизации несколько запаздывает и на кривой охлаждения перед площадкой т — п появляется небольшое углубление, тем большее, чем значительнее переохлаждение расплава.

Явление переохлаждения свойственно многим вещества поэтому график t = f(τ) лучше строить не по кривым охлаждения, а по кривым нагревания. К тому же охлаждение расплав трудно регулируемо.


Рис. 144. Схема установки для дифференциально-термического анализа (а) и вид кривых нагревания (б):

а. I — тигельная печь; 2 — тигель с эталонным веществом; 3 -комбинированная термопара; 4 — тигель с образцом; R1 и R2 — магазины сопротивлений; Г1 и Г2 — гальванометры; С1, С2 и С3 _ холодные спаи термопар

Когда расплав охлаждается быстро, то переохлаждение может стать настолько большим, что участок m — n (рис. 143, в) окажется ниже площадки, отвечающей температуре плавления взятого вещества.

Размер площадки на кривых нагревания и охлаждения зависит главным образом от значения внутренней энергии, полученной или выделенной веществом в форме теплоты при фазовом переходе. Чем больше значение теплоты, тем длиннее будет площадка, тем точнее будет определена температура плавления вещества. Точность измерения таким методом в значительной мере зависит также и от скорости нагревания или охлаждения исследуемого вещества. При большой скорости подвода или отвода теплоты площадка на кривой нагревания может стать очень малой (рис. 143, г) и даже превратиться в излом на кривой нагревания (рис. 143, д), к тому же при увеличении скорости нагревания или охлаждения возрастает погрешность в отсчете температуры.

В большинстве случаев скорость нагревания выбирают в интервале 5-10 град/мин, руководствуясь величиной навески вещества. Как правило, применение меньших навесок позволяет Увеличить скорость нагревания, правда, площадка при этом будет меньше, но с более резкими углами отходящих от нее кривых (рис. 143, г). Если вещество содержит примеси или образующийся расплав является очень вязким, то вместо горизонтальной площадки на кривой нагревания появляется наклонная площадка (рис. 143, д).

В дифференциально-термическом анализе (аббревиатура ДТА) применяют комбинированную термопару 3 (рис. 144, а), спаи которой C1, С2 и С3 погружают в сосуд Дьюара с ледяной крошкой (t = О °С). К концам холодных спаев С1 припаивают три медных гибких провода, которые присоединяют к гальванометрам Г1 и Г2. Для фотозаписи кривых, передающих сигналы от гальванометров, применяют приборы, называемые пирометрами (типы ПК, ФПК, НТР и др.). Вместо гальванометров для записи кривых изменения температуры 2 (рис. 144, б) и разности температур .образца и эталонного вещества используют также электронный двухточечный самописец.

На рис. 144, б приведен вид кривых записи сигналов от гальванометров Г1 (кривая 1) и гальванометра Г2 (кривая 2). Пересечение вертикальной и горизонтальной линий, проходящих соответственно через минимум кривой 1 и площадку кривой 2 дает точку 3, более точно указывающую значение температуры плавления вещества.

Определение температуры плавления вещества капиллярным методом. Этот метод пригоден только для тех веществ, температуры плавления которых меньше 300 °С. Для наблюдения за температурой плавления вещества применяют сухие, чистые, тонкостенные капилляры с внутренним диаметром 0,5 — 1,0 мм и длиной 60 — 80 мм. Открытый конец капилляра должен иметь несколько больший диаметр в виде небольшой воронки для введения исследуемого вещества.

Для заполнения капилляра его открытый конец погружают в тонкий порошок исследуемого вещества, предварительно высушенный, и, перевернув капилляр открытым концом вверх, постукиванием пальцем добиваются, чтобы порошок, попавший в капилляр, сместился в нижнюю его часть, к заплавленному концу. Затем для уплотнения порошка в капилляре его перед очередным заполнением осторожно бросают запаянным концом вниз в стеклянной трубке длиной 30 — 40 см и диаметром 10 — 15 мм. Трубку устанавливают вертикально на плотном кар тоне или куске фторопласта. Высота столбика порошка в капилляре должна быть около 2-3 мм. Температуры плавления гигроскопичных и возгоняющихся веществ, веществ, чувствительных к действию воздуха, определяют в капиллярах, запаянных с двух концов, при этом такой капилляр должен быть весь погружен в нагреваемую жидкость. Если вещество легко поглощает влагу из воздуха в процессе заполнения капилляра, то надо заполнение проводить в сухой камере (см. рис. 130),либо заполненный капилляр выдержать некоторое вре мя в вакуум-эксикатор (см. рис. 32). В том и другом случае после высушивания капилляр немедленно запаивают в сухой камере. 


Рис. 145. Приборы для определения температур плавления веществ: колба с удлиненным горлом (а), сосуд Тиле (б) и сосуд со сменными капиллярами (в)

Заполненный капилляр 3 плотно прикрепляют к термометру резиновым кольцом так, чтобы столбик порошка в капилляре был около центра ртутного резервуара термометра. Затем термометр с капилляром погружают в колбу 2 (рис. 145, а) с нагреваемой жидкостью. Длинное горло колбы предотвращает разбрызгивание жидкости и уменьшает погрешность в оценке температуры, так как обогревается и выступающий из жидкости столбик ртути. Чтобы избежать довольно больших и ненадежных поправок на выступающий столбик ртути , рекомендуют применять укороченные термометры Аншютца и погружать их в жидкость так, чтобы ее уровень был выше уровня столбика ртути в момент измерения.

В качестве нагревающей жидкости применяют для температур 100 — 250 °С глицерин и различные сорта минеральных масел , а до 300 °С — силиконовое масло. Колба 2 имеет вместимость 80 — 100 мл, а наполняют ее жидкостью на 3/4 объема.

Нагревателем колбы может служить электрическая плитка 1 (или колбонагреватель и газовая горелка). Жидкость нагревают медленно, со скоростью 1 — 5 град/мин, а вблизи температуры плавления порошка скорость нагрева уменьшают до 0,5 — 1,0 град/мин для того, чтобы было достигнуто фазовое Равновесие: твердая фаза ↔ расплав.

О приближении момента расплавления вещества узнают по его усадке в капилляре наблюдение ведут через лупу 5), когда столбик вещества нажимается, отстает от стенок капилляра. За усадкой следует отпотевание — появление мельчайших капелек жидкости внутри капилляра, а само вещество как бы спекается, наконец, в капилляре над частицами порошка образуется мениск жидкости. Температуру, при которой появляется мениск жидкости и принимают за температуру плавления вещества.

Более совершенным прибором для определения температуры плавления является прибор Тиле (рис. 145, б) с циркуляцией нагретой жидкости, что позволяет более равномерно нагреть капилляр, а следовательно, и более точно измерять температуру плавления вещества.

Нагреванию подвергают участок 3. Если применяют газовую горелку 4, то этот участок оборачивают асбестовым шнуром, при электронагреве создают асбестовую рубашку , включающую электронагревательную спираль. Жидкость в нагреваемом колене 1 поднимается под действием мешалки 2, а в колене 8 опускается, проходя трубку 5, омывая ее внутри и снаружи. В этой трубке размещают термометр 7 с капилляром 6. Внутренний диаметр колен 1 и 8 равен = 25 мм. Столбик ртути термометра полностью погружен в циркулирующую жидкость, поэтому колебания температуры внутри трубки 5 не превышают 0,025 °С. Регулируя нагрев части 3 прибора Тиле, можно уменьшить скорость подъема температуры до 0,1 град/мин. Прибор позволяет одновременно рассматривать капилляр и термометр через отсчетный микроскоп (на рисунке не показан).

 

Другие части:

7.8. Определение температуры плавления. Часть 1

7.8. Определение температуры плавления. Часть 2

 

 

К оглавлению


Точка плавления, точка замерзания, точка кипения

Точка плавления, точка замерзания, Точка кипения


Температура плавления и замерзания Точка

Чистые кристаллические твердые вещества имеют характеристическую температуру плавления температура, при которой твердое тело плавится и становится жидкостью. Переход между твердым телом а жидкость настолько острая для небольших образцов чистого вещества, что точки плавления могут быть измерено до 0.1 o C. Температура плавления твердого кислорода, например, -218.4 или С.

Жидкости имеют характерную температуру, при которой они превращаются в твердые тела, известную как их точка замерзания . Теоретически температура плавления твердого тела должна быть то же, что температура замерзания жидкости. На практике небольшие различия между этими количества можно наблюдать.

Трудно, если вообще возможно, нагреть твердое тело выше его точки плавления, потому что тепло, поступающее в твердое тело при его температуре плавления, используется для превращения твердого тела в жидкость.Однако некоторые жидкости можно охладить до температуры ниже точки их замерзания. точки, не образуя твердого тела. Когда это сделано, говорят, что жидкость переохлаждена .

Пример переохлажденной жидкости можно получить путем нагревания твердого ацетата натрия. тригидрат (NaCH 3 CO 2 3 H 2 O). Когда это твердое вещество плавится, ацетат натрия растворяется в воде, которая была захвачена кристаллом, с образованием раствора. Когда раствор остынет до комнатной температуры, он должен затвердеть.Но это часто не так. Если к жидкости добавляют небольшой кристалл тригидрата ацетата натрия, однако содержимое колбы затвердевают в течение нескольких секунд.

Жидкость может стать переохлажденной, потому что частицы в твердом теле упакованы в регулярная структура, характерная для данного конкретного вещества. Что-нибудь из этого твердые вещества образуются очень легко; другие нет. Некоторым нужна пылинка или затравочный кристалл, действовать как место, на котором может расти кристалл. Для образования кристаллов натрия тригидрат ацетата, ионы Na + , ионы CH 3 CO 2 , и молекулы воды должны собраться вместе в правильной ориентации.Это трудно для эти частицы самоорганизуются, но затравочный кристалл может обеспечить основу для которые могут вырасти при правильном расположении ионов и молекул воды.

Поскольку трудно нагреть твердые вещества до температуры выше их температуры плавления, и Поскольку чистые твердые вещества склонны плавиться в очень небольшом диапазоне температур, температуры плавления часто используется для идентификации соединений. Мы можем различить три известных сахара. как глюкоза ( МП = 150 o C), фруктоза ( МП = 103-105 o С), и сахарозы ( МП = 185-186 o С), для Например, путем определения температуры плавления небольшого образца.

Измерения температуры плавления твердого вещества также могут предоставить информацию о чистота вещества. Чистые кристаллические твердые вещества плавятся в очень узком диапазоне температур. температуры, тогда как смеси плавятся в широком диапазоне температур. Смеси также склонны плавятся при температурах ниже температуры плавления чистых твердых веществ.


Точка кипения

Когда жидкость нагревается, она в конце концов достигает температуры, при которой пар давление настолько велико, что внутри тела жидкости образуются пузырьки.Эта температура называется точкой кипения . Как только жидкость начнет кипеть, температура остается постоянной до тех пор, пока вся жидкость не превратится в газ.

Нормальная температура кипения воды составляет 100 o C. Но если вы попытаетесь сварить яйцо в кипящей воды во время кемпинга в Скалистых горах на высоте 10 000 футов, вы обнаружат, что яйцо готовится дольше, потому что вода кипит только при 90 o C на этой возвышенности.

Теоретически вы не сможете нагреть жидкость до температуры выше нормальной. точка кипения. Однако до того, как микроволновые печи стали популярными, использовались скороварки. чтобы сократить время приготовления пищи. В обычной скороварке вода может оставаться в жидком состоянии при температурах до 120 o C, а пища готовится при почти треть нормального времени.

Объяснить, почему вода кипит при 90 o C в горах и 120 o C в горах. скороварке, несмотря на то, что нормальная температура кипения воды составляет 100 o C, мы нужно понять, почему жидкость кипит.По определению жидкость кипит, когда пар Давление газа, выходящего из жидкости, равно давлению, действующему на жидкости окружающей средой, как показано на рисунке ниже.

Жидкости кипят, когда давление их паров равно давлению, оказываемому на жидкость своим окружением.

Нормальная температура кипения воды составляет 100 o C, потому что это температура при котором давление паров воды равно 760 мм рт.ст., или 1 атм.В обычных условиях, когда давление атмосферы примерно 760 мм рт.ст., вода кипит при 100 o С. На высоте 10 000 футов над уровнем моря атмосферное давление составляет всего 526 мм ртутного столба. На этих высотах вода закипает при давлении ее паров 526 мм рт.ст., что происходит при температуре из 90 или С.

Скороварки оснащены клапаном, позволяющим выходить газу при понижении давления. внутри горшка превышает некоторое фиксированное значение. Этот клапан часто устанавливается на 15 фунтов на квадратный дюйм, что означает что водяной пар внутри горшка должен достичь давления 2 атм, прежде чем он сможет выйти.Поскольку давление паров воды не достигает 2 атм, пока температура не станет 120 o C, кипит в этом контейнере при 120 o C.

Жидкости часто кипят неравномерно, или удар . Они имеют тенденцию натыкаться, когда есть нет царапин на стенках контейнера, где могут образовываться пузырьки. Бампинг это легко предотвратить добавлением в жидкость нескольких кипящих стружек, которые обеспечивают грубую поверхность, на которой могут образовываться пузырьки. При использовании кипящей щепы практически все на поверхности этих чипсов образуются пузырьки, которые поднимаются сквозь раствор.

Точка плавления | Химия для неспециалистов

Цели обучения

  • Определить температуру плавления.
  • Опишите процесс движения частиц при плавлении.
  • Опишите силы, влияющие на температуру плавления материала.

Примеры

Вы когда-нибудь катались на коньках?

Зимой многие находят снег и лед красивыми.Им нравится кататься на лыжах или коньках. Другие не находят это время года таким уж веселым. Когда тает снег, дороги становятся очень грязными и грязными. Эти люди с нетерпением ждут весны, когда весь лед и снег исчезнут, а погода потеплеет.

 

Точка плавления

Твердые тела похожи на жидкости тем, что оба находятся в конденсированном состоянии, а частицы расположены гораздо ближе друг к другу, чем частицы газа. Однако, в то время как жидкости жидкие, твердые тела — нет. Частицы большинства твердых тел плотно упакованы в упорядоченном порядке.Движение отдельных атомов, ионов или молекул в твердом теле ограничено колебательным движением вокруг фиксированной точки. Твердые тела почти полностью несжимаемы и являются самым плотным из трех состояний материи.

При нагревании твердого тела его частицы вибрируют быстрее, поскольку твердое тело поглощает кинетическую энергию. В конце концов организация частиц внутри твердой структуры начинает разрушаться, и твердое тело начинает плавиться. Температура плавления — это температура, при которой твердое вещество превращается в жидкость.В точке плавления разрушительные колебания частиц твердого тела преодолевают силы притяжения, действующие внутри твердого тела. Как и в случае с точками кипения, точка плавления твердого тела зависит от силы этих сил притяжения. Хлорид натрия (NaCl) представляет собой ионное соединение, состоящее из множества сильных ионных связей. Хлорид натрия плавится при 801°С. Лед (твердый H 2 O) представляет собой молекулярное соединение, молекулы которого удерживаются вместе водородными связями. Хотя водородные связи являются самыми сильными из межмолекулярных сил, прочность водородных связей намного меньше, чем у ионных связей.Температура плавления льда 0°С.

Точка плавления твердого тела такая же, как и точка замерзания жидкости. При этой температуре твердое и жидкое состояния вещества находятся в равновесии. Для воды это равновесие наступает при 0°С.

Мы склонны думать о твердых телах как о материалах, которые находятся в твердом состоянии при комнатной температуре. Тем не менее, у всех материалов есть точки плавления. Газы становятся твердыми при экстремально низких температурах, а жидкости также становятся твердыми, если температура достаточно низкая.В приведенной ниже таблице указаны температуры плавления некоторых распространенных материалов.

Температуры плавления обычных материалов
Материал Температура плавления (°C)
водород -259
кислород -219
диэтиловый эфир -116
этанол -114
вода  0
чистое серебро 961
чистое золото 1063
железо 1538

Ключевые выводы

Резюме
  • Температура плавления – это температура, при которой твердое вещество превращается в жидкость.
  • Межмолекулярные силы сильно влияют на температуру плавления.

 

Упражнения

Практика

Вопросы

Используйте ссылку ниже, чтобы ответить на следующие вопросы

http://chemwiki.ucdavis.edu/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_With_a_Biological_Emphasis/Chapter__2%3a_Introduction_to_organic_structure_and_bonding_II/Section_2.4%3a_Solubility%2c_melting_points_and_boiling_points

  1. С какой степенью точности можно измерить температуру плавления?
  2. Как мы можем использовать данные о температуре плавления для идентификации соединения?
  3. Как мы можем использовать точки плавления для оценки чистоты соединения?

 

Упражнения

Обзор

Вопросы

  1. Определение температуры плавления.
  2. Что происходит, когда материал плавится?
  3. Можно ли ожидать, что этан (C 2 H 6 ) будет иметь более высокую или более низкую температуру плавления, чем вода? Поясните свой ответ.

 

Глоссарий

  • несжимаемый: Не подлежит сжатию.
  • точка плавления: Температура, при которой твердое вещество превращается в жидкость.
  • вибрационное движение: Движение вперед и назад.

Исследуйте — все о льду

В этом 15-минутном сопутствующем задании к Это (N)ледяная температура! команды детей в возрасте от 8 до 13 лет предсказывают, какой кубик льда растает быстрее, тот, что посыпан солью, или тот, который не содержит соли. Сделав свои прогнозы, дети насыпают соль на один кубик льда и оставляют другой нетронутым, а затем в течение двух минут наблюдают, чтобы убедиться, что их прогнозы верны. Дети узнают, что добавление соли или других веществ в лед снижает температуру плавления льда.Наконец, они проверили свои знания, приготовив мороженое!

  • Попросите детей предсказать, что произойдет, если посыпать солью кубик льда. Предложите им аннотировать свои прогнозы в Журнале исследователя льда .
  • Разделите детей на команды по четыре-шесть человек и предложите им провести эксперимент, который проверит их предсказания!
  • Раздайте материалы, включая тарелку, соль, два кубика льда и увеличительное стекло, каждой команде.
  • Да начнется таяние! Предложите детям посыпать солью один из своих кубиков льда, следя за тем, чтобы соль не попала на второй кубик. Пусть они понаблюдают за своими кубами в течение двух минут и запишут свои выводы в свои журналы исследователей льда .

    Примечание ведущего: Изменения температуры могут вызвать изменение состояния воды, и эти изменения происходят при определенных температурах. Пресная вода переходит из твердого состояния в жидкое при температуре 32°F (0°C) на уровне моря.Чистый водяной лед тает и переходит из твердого состояния в жидкое (вода) при температурах ниже этой точки плавления .

  • После того, как дети сделали и записали свои наблюдения в свои журналы исследователей льда , предложите им сделать выводы о том, что они наблюдали.
    • Что случилось с кубиком льда, когда на него высыпали соль? Он начал таять.
    • Оба кубика льда были запущены при одинаковой температуре.Почему один расплавился быстрее другого? Из-за соли лед растаял быстрее.
    Расскажите детям, что добавление соли снижает температуру замерзания воды. Пресная вода замерзает при 32°F (0°C), но температура замерзания морской воды ниже: около 28°F (-2°C). Чем соленее вода, тем холоднее она должна быть для замерзания.

    Примечание ведущего: Чем больше соли, тем ниже температура замерзания (до определенного предела; когда соли становится достаточно, чтобы больше не растворяться, температура замерзания больше не снижается).Морская вода содержит около 3,5% соли; морская вода замерзает при температуре около 28°F (-2°C). 10% раствор соли замерзает примерно при 20°F (-6°C), а 20% раствор замерзает при 2°F (-16°C).

    • Могут ли они придумать, как это может быть связано с их жизнью? Одной из важных причин для детей, живущих в холодном климате, является использование соли или других веществ на замерзших дорогах.
    • Зачем посыпать солью дороги, покрытые льдом? Когда вы посыпаете солью замерзшие дороги, соль растворяется в жидкой воде во льду и снижает ее температуру замерзания, так что температура должна стать еще ниже, чтобы соленая вода замерзла.Посыпанные солью дороги остаются свободными ото льда даже при температуре до 15°F (-9°C). Другие химические вещества, такие как ацетат кальция и магния, также используются для растапливания льда на дорогах. Они менее вредны для окружающей среды, чем каменная соль (хлорид натрия).

    Примечание ведущего: Когда на обледенелую дорогу добавляют соль, соль начинает растворяться при контакте со льдом; это делает соленую воду с очень высокой концентрацией соли! Соленая вода продолжает взаимодействовать со льдом, понижая его температуру замерзания и плавя.Чтобы заморозить соленую воду, температура должна упасть ниже точки замерзания чистой воды (32°F, 0°C).

    Для борьбы с обледенением дорог используется множество различных солей. Хлорид натрия (NaCl) — это обычная дорожная соль — поваренная соль представляет собой высший сорт хлорида натрия. При более низких температурах часто используются соли, такие как хлорид магния или хлорид кальция, потому что они еще больше снижают температуру плавления.

    • Готовили ли дети домашнее мороженое? Как используется соль? Соль и лед помещаются во внешнее ведро.В этот соленый лед помещается внутренний контейнер с ингредиентами для мороженого.
    • Зачем использовать соль для приготовления мороженого? Соль позволяет температуре ледяной воды вокруг контейнера для мороженого упасть ниже точки плавления чистой воды; это делает его холоднее, чем обычный лед, и замораживает мороженое.

    Примечание ведущего: Чистая вода и лед, изолированные от теплого внешнего мира, со временем приходят в равновесие.На молекулярном уровне молекулы воды примерзают ко льду с той же скоростью, с какой они оттаивают от него. Весь раствор вода/лед находится при температуре плавления/замерзания 32°F (0°C). Добавление каменной соли или любого вещества, растворяющегося в воде, нарушает это равновесие. В любой момент времени со льдом взаимодействует меньше молекул воды, поэтому скорость замерзания замедляется. Соль не влияет на скорость таяния, поэтому таяние происходит больше, чем замерзание — таяние «выигрывает» — и лед тает. При этом тепловая энергия используется для разрыва водородных связей, удерживающих молекулы льда вместе.Другими словами, лед «израсходует» часть тепла из раствора, и температура понизится. Скорость плавления и замораживания снова соответствует («привязка») снова после того, как температура упадет до новой точки плавления.

  • Предложите детям проверить свои новые знания, делая мороженое в мешочке! Дайте каждому ребенку пакет Ziploc размером с литр, а также сахар, молоко и ваниль. Попросите их насыпать ингредиенты в пакет, запечатать пакет и перемешать.
  • Попросите их заполнить мешочек Ziploc объемом в галлон кубиками льда, чтобы почти заполнить мешок, 2 столовыми ложками каменной соли и мешочек поменьше — хорошо запечатать! — с ингредиентами.
  • Предложите детям встряхивать и катать пакет, пока внутренние ингредиенты не замерзнут (около 20 минут).
  • Пока все наслаждаются своими угощениями, повторите, что дети узнали о том, как добавление соли или других веществ снижает температуру плавления воды.
  • Если дети начали собирать снегоход, предложите им записать найденные ответы на соответствующих деталях.

    Точка плавления – обзор

    3.16.4.2.2 Статистические методы

    Точка плавления долгое время была целью моделирования. Уже в 1881 году Миллс вывел следующие модели QSPR для углеводородной цепи: 138

    (34)MPK=βx/1+gx,

    , где β и g — константы для данного класса для достижения точности. предсказания менее 1 К, а x  — это число метильных групп.Этот результат указывает на то, что для некоторых конкретных классов химических веществ может быть достигнута высокая точность прогнозирования МП. К сожалению, высокая точность уравнения. (34) был очень частным случаем, и даже после 140 лет исследований таких высокоточных моделей для различных соединений не существует и фактически не может быть разработано, как будет проанализировано позже.

    Во второй половине прошлого века было опубликовано большое количество статей, посвященных анализу других химических рядов, на которые хорошо ответил Дирден. 44 В таких исследованиях часто участвовали несколько десятков и редко несколько сотен соединений, сгруппированных по химическим классам, например, алканы, углеводороды, ПАУ (полициклические ароматические углеводороды), спирты, анилины и т. д. Средние ошибки для неароматических соединений составляли ~ 20 К и увеличилась до ~ 30 К для ароматических соединений, то есть указывает на то, что предсказание последних соединений было более сложным. Дескрипторы, используемые для химических рядов, часто включали несколько топологических индексов или других дескрипторов (например,г., физико-химические, квантово-химические и структурные), а для более разнообразных наборов, насчитывающих более тысячи соединений, применялись и ГХ, структурные, а часто и поправочные коэффициенты.

    Методы GC предполагают аддитивность моделируемого свойства по отношению к группам. Поскольку это предположение на самом деле не выполняется для MP, исследователи часто использовали поправочные коэффициенты для учета нелинейности. Например, Симамора и Ялковски использовали поправочные коэффициенты, учитывающие образование водородных связей и нарушение плоскостности бифенила из-за присутствия заместителя (заместителей) в положениях 2, 2′, 6 или 6′, для достижения STDE = 38 K для 90 006 н. = 1690 соединений.Такая стратегия и разработка функциональных групп, предназначенных для МП, позволили авторам вычислить гораздо более высокую точность по сравнению с методом GC Джобака и Рейда, 121 STDE = 69 K. Последний метод использовал те же группы для нескольких свойств.

    Сложные ГХ, включающие три уровня описания молекул, были разработаны Маернго и Гани. 139 Группы первого порядка покрывают всю молекулу и не перекрываются. Группы второго и третьего порядка перекрываются и охватывают только определенные части молекул, таким образом захватывая взаимодействия внутри более крупных молекулярных фрагментов, чтобы лучше охватывать сложные полифункциональные молекулы.Де-факто такие сложные группы играют роль корректирующих факторов. Этот метод позволил авторам рассчитать STDE = 28 K для n = 1547 соединений.

    Опубликовано лишь несколько исследований с большими наборами данных MP. Картикеян и соавт. 123 проанализировали разнообразный набор с n  = 4173, используя NN и разные наборы дескрипторов. Авторы обнаружили, что модели, разработанные с использованием 2D-дескрипторов, обеспечивают лучшую точность прогнозирования (RMSE = 48–50 K) по сравнению с моделями, основанными на 3D-индексах (RMSE = 55–56 K).Попытка улучшить модель путем объединения обоих наборов не привела к улучшению результатов. Использование 3D-дескрипторов также не давало преимущества перед 2D при анализе МП ИЖ 717 бромидов азотсодержащих органических катионов. 140 В этом исследовании несколько методов, таких как MLRA, частичные наименьшие квадраты (PLS), k-ближайших соседей (kNN), NN и SVM, были проанализированы с использованием дескрипторов на основе фрагментов, 88 индексов E-состояния, 141 и дескрипторы Dragon. 25 При анализе производительности моделей для отдельных наборов более высокие ошибки рассчитывались для более разнообразных.В то же время результаты зависели от использования методов машинного обучения: нелинейные методы, такие как NN и SVM, обеспечивали неизменно лучшие возможности прогнозирования.

    При разработке модели важно также понимать, какие молекулярные свойства ответственны за снижение/увеличение МП. Всесторонний анализ с использованием MMP был проведен для общедоступного набора Karthikeyan, а также внутренних данных о n = 746 соединений Schultes et al. 142 Авторы выделили четыре основных фактора, влияющих на МП: количество доноров и акцепторов водородных связей, а также количество вращающихся связей и атомов галогенов (I, Br и Cl).Для исключения интеркорреляций анализ ММП проводили только для пар молекул при изменении только одного фактора. Количество водородных связей оказало наибольшее влияние, увеличив MP примерно на 50 (30) K для внутреннего (общественного) набора соответственно. Увеличение числа акцепторов водорода на единицу способствовало увеличению МП на 22 (9) К, а увеличение числа вращающихся связей приводит к уменьшению МП на — 17 (- 10) К. Также интересно что эффекты были более выражены для в данных дома , что показывает их более высокую согласованность.Добавление одного атома Br увеличило MP на 47 (24) K. Значительное увеличение MP из-за добавления I (39) и Cl (7) также наблюдалось для общедоступного набора, но нельзя было сделать вывод для внутреннего набора. данных из-за ограниченного количества MMP.

    Две крупнейшие на сегодняшний день модели для прогнозирования MP были опубликованы Tetko et al. 143 , 144 Первая модель была основана на n  = 47 000 соединений, собранных из базы данных OCHEM, 99 химических соединений, предоставленных Enamine, набором данных Bergstrom MP для наркотиков, 145 » набор данных 146 , содержащий тщательно отобранные данные, собранные членами научного сообщества Open Notebook.Важным результатом этой статьи было обнаружение того, что большинство данных MP, имеющих фармацевтическое значение, > 90%, имеют MP в интервалах 50 ° C (323,15 K)–250 ° C (523,15 K) (лекарственный диапазон MP, ). Рис. 16 ). Таким образом, в принципе, при разработке и тестировании моделей для использования в фармации можно ориентироваться на их работоспособность для данного температурного диапазона. Как и в исследовании Varnek et al. 140 было продемонстрировано, что MP является нелинейным свойством: использование ассоциативных нейронных сетей и SVM вычисляет значительно меньшие ошибки по сравнению с использованием линейных методов.Этот набор был расширен за счет n = 225 000 соединений, полученных из патентов. Эти соединения также имели около 90% своих данных в области МП, подобной лекарству.

    Рис. 16. Экспериментальные и расчетные ошибки модели консенсуса в зависимости от температуры МП для разных подмножеств. Линия экспериментальной точности построена на основе N = 18058 разностей температур МП.

    Воспроизведено с разрешения Тетко И. В.; Лоу, Д.; Уильямс, А. Дж. Разработка моделей для прогнозирования данных о температуре плавления и пиролиза, связанных с несколькими сотнями тысяч соединений, извлеченных из патентов. Ж.Химинформ . 2016 , 8 , 2. Международная лицензия Creative Commons Attribution 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

    Ошибка окончательной согласованной модели для данных о патентах точно соответствовала предполагаемой экспериментальной ошибке данных. Эта ошибка составила 33 К для диапазона MP, похожего на лекарство, и точно соответствовала STDE = 32 К, рассчитанной с использованием экспериментальных данных. Для MP < 50°C (323,15 K) та же модель вычислила RMSE = 47 K и RMSE = 28 K для данных, извлеченных из патентов и набора Брэдли, соответственно.Опять же, большая разница в обеих ошибках связана с более высокой точностью данных в последнем наборе. Этот результат показал, что использованный подход (консенсусное моделирование) и дескрипторы достаточны для прогнозирования МП с точностью до уровня экспериментальных данных. Таким образом, это противоречит выводу Hughes et al., 147 , который объяснил низкую точность моделей для прогнозирования MP недостатком используемых дескрипторов.

    Экспериментальная ошибка 33 К выглядит очень высокой. Большинство экспериментальных измерений в патентах представлены как интервалы со стандартным отклонением STDE = 3 K между обоими измерениями, которые можно использовать в качестве оценки сообщаемой экспериментальной точности измерений для отдельных экспериментов.Есть еще много аспектов, влияющих на вариации измерений MP из-за подготовки образцов одного и того же соединения, которые были хорошо обобщены Preiss et al. 148 в их анализе MP органических солей. Автор указал, что такие факторы, как загрязнение, полиморфизм, присутствие жидких и пластичных кристаллов, а также разложение, могут легко внести изменения в десять градусов. Например, чистота соединений для скрининга ВТС обычно составляет около 85-90%. Воздействие загрязнения можно рассчитать следующим образом: 148

    (35)ΔMP=−MPmRΔSfus,

    , где R — постоянная Авогадро, m — молярное количество загрязняющего вещества, а

    Δ S fus — энтропия плавления целевого соединения.Уравнение показывает, что загрязнение оказывает более сильное воздействие не только на соединения с более высоким MP, но и на соединения с более высокой молекулярной массой при том же массовом % загрязняющего вещества. Учитывая, что МП увеличивается с молекулярной массой соединений, можно ожидать более высоких экспериментальных ошибок (снижение МП) для высокотемпературных значений МП. Более того, загрязняющие вещества с меньшей массой окажут более сильное воздействие. В связи с этим авторы заметили, что наихудшим загрязнителем может быть вода, способная образовывать прочные водородные связи и имеющая низкую молекулярную массу.В своем примере авторы рассмотрели IL 1- н -гексил-3-метилимидазолия бис(трифторметилсульфонил)имид, который имел бы депрессию MP 1 К для 1,85 массовых % влаги.

    Точки плавления – обзор

    4 Выводы

    Температура плавления нитробензола в порах всегда понижена. Линейная зависимость между сдвигом температуры плавления пор и обратным диаметром пор согласуется с уравнением Гиббса-Томсона для больших размеров пор.Отклонения от линейности и, следовательно, от уравнения Гиббса-Томсона заметны при ширине пор всего 4,0 нм. Количественные оценки времен вращательной релаксации в жидкой и кристаллической фазах замкнутого нитробензола подтверждают существование контактного слоя с динамическими и структурными свойствами, отличными от внутренних слоев. Расчет свободной энергии Ландау для простой модели, имитирующей слабое взаимодействие со стенками кремнезема, подтвердил существование такого контактного слоя с другими структурными свойствами.Уравнение Гиббса-Томсона справедливо, когда влияние контактных слоев на внутренние слои незначительно. Когда количество внутренних слоев сравнимо с количеством контактных слоев, наблюдается отклонение от линейного поведения (режим Г-Т). На температуру замерзания в «нелинейном» режиме влияет промерзание контактных слоев [6].

    Систематическое изучение влияния на прочность параметра взаимодействия жидкость-стенка α показало, что при α < 0,5 промежуточная фаза B остается метастабильной при всех температурах.Для интервала 0,5 < α < 1,2 термодинамически устойчивой становится фаза B с замерзанием контактного слоя при температуре ниже температуры внутренних слоев, а при α > 1,6 фаза B становится термодинамически устойчивой с замерзанием контактного слоя при температуре выше внутренние слои [9].

    Сравнение поведения гистерезиса в моделировании и эксперименте показывает, что гистерезис в основном связан с существованием метастабильных состояний, а не с кинетическими эффектами.Асимметрия ветвей замерзания и плавления адсорбционной кривой объясняется на основе поверхностей свободной энергии Ландау. Подход свободной энергии Ландау является мощным инструментом для определения температуры замерзания, природы фазового перехода, структуры замкнутых фаз, существования метастабильных состояний и происхождения гистерезисного поведения.

    Предпринимаются попытки использовать более реалистичные флюидные потенциалы и модели пор в моделировании. Недавно Гелб и Габбинс [10] предложили новый механизм реалистичного моделирования пористых кварцевых стекол с использованием спинодального разложения бинарной смеси жидкостей в двухфазной области жидкость-жидкость.Известно, что эта модель точно отражает фактическое распределение размеров пор реального пористого кремнезема и включает сложную сеть пор. Мы планируем изучить замерзание простых флюидов методом свободной энергии в такой модели пор и провести количественное сравнение с экспериментальными результатами для CCl 4 в CPG.

    С удовольствием благодарю Катсуми Канеко за полезные обсуждения. Р.Р. благодарит Университет Адама Мицкевича, Познань, Польша, за гостеприимство во время визита летом 1998 г., когда выполнялась эта работа.Работа выполнена при поддержке грантов Национального научного фонда (грант № CTS-9896195) и KBN (грант № 2 PO3B 175 08), а также гранта Совместного фонда Марии Склодовской-Кюри США и Польши (грант № МУЖЧИНЫ/DOE-97-314). Суперкомпьютерное время было предоставлено в рамках гранта NSF/NRAC (MCA93S011).

    Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


    Настройка браузера на прием файлов cookie

    Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

    • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
    • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
    • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
    • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
    • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

    Почему этому сайту требуются файлы cookie?

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


    Что сохраняется в файле cookie?

    Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

    Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

    Прибор для определения температуры плавления — OptiMelt MPA100

    Прибор для определения температуры плавления MPA100

    Прибор для определения температуры плавления MPA100

    OptiMelt обеспечивает быстрое и точное средство автоматического определения точек плавления и диапазонов плавления химических веществ.Благодаря управляемому микропроцессором линейному изменению температуры, встроенной цифровой камере и продажной цене, вдвое меньшей, чем у конкурирующих моделей, OptiMelt предлагает наилучшее соотношение цены и качества среди всех имеющихся в продаже приборов для измерения температуры плавления.

    Автоматические измерения

    OptiMelt специально разработан для работы без присмотра. Он имеет встроенную цифровую камеру, которая непрерывно захватывает изображения образцов в реальном времени и использует цифровую обработку изображений для определения результатов. Точки плавления и диапазоны плавления отображаются на видном месте на передней панели и автоматически записываются в память для последующего просмотра.

    Простое управление

    OptiMelt имеет интуитивно понятную переднюю панель и очень прост в использовании. Просто выберите начальную температуру, скорость линейного изменения, конечную температуру и нажмите «Старт». Результаты можно легко увидеть из любой точки лаборатории на большом ЖК-дисплее. Образцы можно просматривать на передней панели через съемную увеличительную линзу. Во время измерения вы можете отмечать соответствующие события, нажимая специальные кнопки на передней панели. Для каждого образца можно пометить до шести отдельных температур.

    Интерактивная справка доступна для всех функций и параметров прибора. Клавиатуры для ввода текста и цифр встроены в интерфейс сенсорного экрана, поэтому внешняя клавиатура не требуется.

    Быстрые измерения

    Рисунок 1          

    Икс

    Рисунок 1 – Твердые образцы

    МПА100

    Небольшая алюминиевая конструкция печи, а также управляемое микропроцессором линейное изменение температуры обеспечивают быстрое и воспроизводимое циклическое прогревание и охлаждение.Программируемая скорость линейного изменения от 0,1 °C/мин до 20 °C/мин с шагом 0,1 °C/мин обеспечивает гибкость измерений.

    Возможность быстрого предварительного нагрева печи до начальной температуры немного ниже ожидаемой температуры плавления сводит к минимуму время анализа.

    Точные результаты

    OptiMelt использует платиновый термометр сопротивления и измеряет температуру до 400 °C с разрешением 0,1 °C. Он легко калибруется в полевых условиях по сертифицированным эталонным стандартам и соответствует дате последней калибровки, которая включена во все отчеты.

    Регистрация данных

    Рисунок 2          

    Икс

    Рисунок 2. Точка мениска

    МПА100

    OptiMelt соответствует современным требованиям GLP к определению точки плавления. В памяти можно сохранить до 24 различных методов анализа. Также можно сохранить восемь полных отчетов о температуре плавления.Записи можно отображать на передней панели, распечатывать или передавать на хост-компьютер через USB. Распечатки включают идентификационные данные техника и место для подписи.

    Цифровая обработка изображений

    Система OptiMelt уникальна среди анализаторов точки плавления. Он имеет встроенную цифровую камеру с высоким разрешением для захвата изображений образцов в режиме реального времени. Затем он использует цифровую обработку изображений для определения фазовых переходов в образцах.

    Температуры плавления в автоматическом режиме и диапазоны температур плавления, определенные OptiMelt, точно соответствуют визуальным результатам.Алгоритм цифровой обработки изображений OptiMelt обеспечивает значительное улучшение по сравнению с методами оптического поглощения или отражения.

    Рисунок 3          

    Икс

    Рис. 3. Чистая точка

    МПА100

    Программное обеспечение MeltView

    Программное обеспечение MeltView Window отображает живые изображения с высоким разрешением каждого образца во время анализа.

    Три снимка экрана справа были получены во время типичного плавления. На рисунке 1 показаны нерасплавленные твердые образцы, на рисунке 2 показана точка мениска, а на рисунке 3 показан конец расплава (четкая точка). Сохраненные изображения можно вызывать в любое время и воспроизводить покадрово или как фильм.

    SRS также предлагает платную готовую версию FDA 21 CFR Part 11. Подробнее см. на отдельной вкладке выше.

    Вход термометра и таймер

    OptiMelt — единственный прибор для измерения температуры плавления, который также можно использовать в качестве универсального цифрового термометра и таймера.В промежутках между определениями точки плавления OptiMelt можно использовать с Pt RTD для измерения и регистрации температуры в лаборатории. Также доступны три встроенных таймера для отслеживания событий во время экспериментов.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.