固體溶解過程的顯微觀察及熔點測試

1、固體溶解過程的顯微觀察及熔點測試趙蘊杰、柯海波、張慶斌（應用物理0304班）摘要：熔點是純凈有機物晶體的固態(tài)蒸氣壓力與其液態(tài)蒸氣壓力相等時的溫度。大多數(shù)晶狀有機物都具有固定的熔點,即在一定壓力下,固體和液體兩種狀態(tài)之間的變化是非常敏銳的,其熔程(自初熔至全熔)一般不超過0.5°C ° 。如該物質(zhì)不純時,則其熔點往往較純者為底,且熔程增長.因此,測定熔點對于鑒定純的有機物具有重要的意義.關鍵詞：固體熔點、純凈物、微小晶粒1、試驗目的：學習用顯微鏡觀察固體熔解過程的方法確定固體熔點，并了解不同物質(zhì)熔解過程的顯微形貌變化。2、試驗原理：以前我們測量固體的熔點，一般都是通過觀察固體

2、在加熱過程中的溫度變化，找出在變化過程中的一個恒溫值，這個溫度就是固體的熔點。而這個試驗進行熔點的測量的原理卻不一樣。由于晶體在熔解的時候，它的晶格會遭到破壞，因此，當固體加熱并開始熔解的時候，其表面必然會出現(xiàn)微小的形態(tài)變化，我們可以通過顯微鏡來觀察到這個變化。因此，只要我們能找到這個使表面形態(tài)開始變化的溫度，也就知道固體的熔點了。該試驗就是通過XTL系列連續(xù)變倍體視顯微鏡來觀察加熱過程中固體是否發(fā)生了形態(tài)變化，而利用X6數(shù)字顯微熔點測定儀給固體提供精密可控加熱，并記錄溫度。3、實驗內(nèi)容1、 熟悉X6數(shù)字顯微熔點測定儀和XTL系列連續(xù)變倍體視顯微鏡的使用方法。2、 用試驗室提供的偶氮苯、苯甲酸

3、、磺胺、乙酰苯胺，精確測量其熔點。3、 仔細觀察熔解過程，并記錄所觀察到的現(xiàn)象變化。4、 操作步驟：1) 對待測物品進行干燥處理：把待測物品研細，放在干燥塔內(nèi)，用干燥劑干燥，或者用烘箱直接快速烘干（但溫度應控制在待測物品熔點以下）。2) 將熱臺放置在顯微鏡底座100孔上，并使放入蓋玻片的端口位于右側，以便于放取蓋玻片及藥品。3) 將熱臺的電源線接入調(diào)壓測溫儀后測的輸出端，并將傳感器的一端插入熱臺孔，其另一端與調(diào)壓測溫儀后測的插座相連，將調(diào)壓測溫儀的電源線與AC220V電源相連。4) 取兩片蓋玻片，用蘸有乙醚（或乙醚與酒精混合液）的脫脂棉擦拭干凈。晾桿后，取適量待測物品（不大于0.1mg）放在一

4、片載玻片上并使藥品分布薄而均勻，蓋上另一片載玻片，輕輕壓實，然后放置在熱臺中心。5) 蓋上隔玻璃。6) 松開顯微鏡的升降手輪，參考顯微鏡的工作距離（88mm或33mm），上下調(diào)整顯微鏡，直至從目鏡中能看到熔點熱臺重要的待測物品輪廓時鎖緊該手輪，然后調(diào)節(jié)調(diào)焦手輪，直至能清晰的看到待測物品的象為止。7) 打開電源開關，調(diào)壓測溫儀顯示出熱臺即時的溫度值。（注意：測試操作過程中，熔點熱臺屬高溫部件，一定要使用鑷子夾持放入或取出熔點品，嚴禁用手觸摸，以免燙傷。）8) 當熱臺升溫切換開關開至“A/M”方式時，由儀表自動控制熱臺加電升溫。我們這里使用手動升溫，將熱臺升溫切換開關開至“手控”方式，通過人工調(diào)節(jié)

5、儀器面板上的“升溫調(diào)節(jié)”旋鈕1或2（它們表示：1升溫電壓寬量調(diào)整，2升溫電壓窄量調(diào)整，其電壓變化可參考電壓表的顯示）來控制熱臺升溫速度。具體方法如下：先將兩調(diào)溫旋鈕順時針調(diào)到較大位置，使熱臺快速升溫。當溫度接近被測物體熔點溫度值以下40左右時，將調(diào)溫旋鈕逆時針調(diào)節(jié)至適當位置，使升溫速度減慢，當溫度接近被測物體熔點值以下10左右時，調(diào)整調(diào)溫旋鈕使升溫速度控制在每分鐘1左右。9) 觀察被測物品的熔化過程，記錄初熔和全熔時的溫度值，用鑷子取下隔熱玻璃和蓋玻片，即完成一次測試。如需要重復測試，只需將散熱器放在熱臺上，電壓調(diào)為零或切斷電源，使溫度降至熔點值以下40即可。10) 對已知熔點的物質(zhì)，可直接按

6、以上步驟，實現(xiàn)測量，對未知熔點的物質(zhì)，可先在手控方式下，用中、較高電壓快速粗測一次，以便找到物質(zhì)熔點的大約值，再參照步驟7和8，實現(xiàn)較精確的測量。11) 精密測試時，對實測值進行修正，并多次測試，計算平均值。12) 測試完畢，應及時切斷電源。用過的載玻片可用乙醚擦拭干凈，以備下次使用。4、試驗現(xiàn)象及結果本實驗一共選擇了乙酰苯胺、偶氮苯、苯甲酸及磺胺四種物質(zhì)進行熔解過程測試。經(jīng)過對熔解過程的仔細觀察發(fā)現(xiàn)，每種物質(zhì)在熔解前后，其晶粒的邊界都會發(fā)生明顯的變化，在加熱至熔點附近之前，晶粒的邊界都非常明顯，在加熱至熔點附近時，晶粒的邊界就開始模糊，棱角開始變得圓滑起來。繼續(xù)加熱，晶粒的邊界與已經(jīng)熔化的物

7、質(zhì)之間的界限也模糊不清，晶粒已經(jīng)沒有了清晰的形狀。苯甲酸在熔解之前會出現(xiàn)一種比較有趣的現(xiàn)象，當溫度距離熔點還比較遠的時候，原本是小顆粒狀的苯甲酸會變成一種針刺狀長條晶體，從載玻片上看去就像是原來的晶粒上面生長了一層毛茸茸的毛刺。達到熔點時就突然“倒塌”熔解了。其原因，我們認為，苯甲酸受熱容易揮發(fā)，這可以明顯的聞到空氣中有這種物質(zhì)的特別味道，并且如果在載玻片上加上玻璃圓蓋會在玻璃圓蓋上也凝固有苯甲酸晶體，然后揮發(fā)的物質(zhì)在附近的空氣中重結晶，便形成了苯甲酸晶體原本的真實形態(tài)。由于這種針刺長條容易折斷，所以平時看到的仍然是小顆粒狀的苯甲酸。正是苯甲酸要揮發(fā)，所以觀察熔解過程不能加玻璃圓蓋，因為揮發(fā)物

8、質(zhì)在上面結晶使得視野變得模糊不清了。起始溶解溫度(°C)樣品熔點一熔點二熔點三平均值磺胺164.8164.9164.8164.8偶氮苯67.467.367.267.3乙酰苯胺116.3116.1116.3116.2苯甲酸122.3122.5122.6122.5完全溶解溫度(°C)樣品熔點一熔點二熔點三平均值磺胺165.5165.6165.7165.6偶氮苯68.268.368.168.2乙酰苯胺116.9117.1116.9117苯甲酸124.2124.1124.1124.15、實驗分析 熔點測定的關鍵之一是加熱速度，為了順利而準確地測出熔點，可先用較快的加熱速度粗測一次，

9、得出大致的熔點范圍，然后換一塊樣品玻片再作精密的測定。開始時加熱可較快（45° C/min），當距熔點約10° C時，調(diào)低電壓，緩慢地加熱（12° C/min）當接近熔點時，加熱應更慢（0.20.3° C/min），并注意觀察和記錄樣品是否有坍塌、萎縮、變色或分解。當觀察到樣品出現(xiàn)小滴液體（開始變透明時），即為初熔溫度，當固體樣品消失成為透明液體時，為全熔溫度。初熔至全熔，即為該化合物的熔程。本實驗雖然采用了X6數(shù)字顯微熔點測定儀和XTL系列連續(xù)變倍體視顯微鏡來觀察微小晶粒的熔化過程，以此測試固體的熔點。而實際上微小晶粒的熔化與大塊晶體的熔化過程有些不同之處。首先由于附加壓力的存在，同大塊晶體比較，小晶粒的化學勢增高。因此小晶粒的溶解度增大而熔點降低，這與小液滴有類似的情況。所以觀察小晶粒的熔點結果和大塊晶粒測量的熔點會有一些相差。其二，小晶粒的熔化是一個非常迅速的過程，人眼往往不能精確分辨，所以每次測試的結果都會不同。而且顯然，這種方法有效但是非常耗時。物質(zhì)在結晶狀態(tài)時反射光線, 在熔融狀態(tài)時透射光線。因此, 物質(zhì)在熔化過程中隨著溫度的升高會產(chǎn)生透光的躍變顯微鏡的放大倍數(shù)畢竟還是有限，熔化過程中的有些細節(jié)仍然不夠清楚，而且小晶粒熔化速度快，人眼無法觀察