546 化學試劑的密度、沸點、熔點、結晶點如何測定？

一、密度測定——密度瓶法

（一）原理

在20℃時，分別測定充滿同一密度瓶（比重瓶）的水及樣品的質量，由水的質量可確定密度瓶的容積，即樣品的體積，根據樣品的質量及體積即可計算其密度。

（二）儀器

分析天平（感量為0.1mg）；密度瓶，容積為15～25ｍＬ；溫度計，分度值為0.2℃，如圖１所示；恒溫水浴［溫度可控制在（20.0±0.1）℃］。

（三）測定步驟

將密度瓶洗凈并干燥，帶溫度計及側孔罩稱量。然后取下溫度計及側孔罩，用新煮沸并冷卻至15℃左右的蒸餾水充滿密度瓶，不得帶入氣泡，插入溫度計，將密度瓶置于（20.0±0.1）℃的恒溫水浴中，至密度瓶溫度計達到20℃，并使測管中的液面與側管管口齊平，立即蓋上側孔罩，取出密度瓶，用濾紙擦干其外壁的水，立即稱量。

將密度瓶中的水倒出，洗凈并使之干燥，帶溫度計及側孔罩稱量，然后用樣品代替水重復以上的操作。

（四）結果計算

樣品在20℃時的密度按下式計算：

式中ρ——樣品在20℃時的密度，ｇ/mL；

ｍ_１——20℃時充滿密度瓶所需樣品的表觀質量，ｇ；

ｍ_２——20℃時充滿密度瓶所需蒸餾水的表觀質量，ｇ；

ρ_０——20℃時蒸餾水的密度，0.99820ｇ/ｍＬ；

Ａ——空氣浮力校正值；

ρ_ｍ——干燥空氣在20℃，1013.25kPa時的密度值，0.0012ｇ/mL。

二、沸點測定

（一）原理

當液體溫度升高時，其蒸氣壓隨之增加，當液體的蒸氣壓與大氣相等時，開始沸騰。液體在一個大氣壓時沸騰溫度即為該液體的沸點。

（二）儀器

三口圓底燒瓶， 有效容積為500mL； 試管， 長190～200mm，距試管口約15mm處有一直徑為２mm的側孔；橡膠塞外側具有出氣槽；測量溫度計：內標式單球溫度計，分度值為0.1℃，量程適合于所測樣品的沸點溫度；輔助溫度計，分度值為１℃。

（三）測定方法

（１）儀器的安裝如圖２所示，將三口圓底燒瓶、試管及測量溫度計以膠塞連接，測量溫度計下端與試管液面相距20mm。將輔助溫度計附在測量溫度計上，使其水銀球在測量溫度計露出膠塞上的水銀柱中部。燒瓶中注入約為其體積二分之一的硫酸。

（２）測定步驟量取適量樣品，注入試管中，其液面略低

于燒瓶中硫酸的液面。加熱，當溫度上升到某一定數值并在相當時間內保持不變時，此溫度即為待測樣品的沸點。記錄下室溫及氣壓。

（３）氣壓對沸點影響的校正根據測定時的室溫及氣壓，按下式換算出０℃時的氣壓：

Ｐ_０＝Ｐ_ｔ－ΔP              （３）

式中Ｐ_０——０℃室溫時的氣壓，kPa；

Ｐ_ｔ——由室溫時的氣壓換算至０℃時氣壓之校正值，kPa；

ΔP——由室溫時的氣壓換算至０℃時的氣壓之校正值，kPa。

根據０℃時的氣壓與標準氣壓之差值及標準中規定的沸點溫度，按表１求出相應的溫度校正值。當０℃時的氣壓高于1013 kPa時，自測得的溫度減去此校正值，反之則加。

（４）測量溫度計讀數校正值的計算若使用全浸式溫度計進行測量，則應對溫度計水銀柱露出塞外部分進行校正。

溫度計水銀柱露出塞外部分的校正值按下式計算：

Δｔ＝0.00016ｈ（ｔ_１－ｔ_２） （４）

式中Δｔ——45度計水銀柱露出塞外部分的校正值，℃；

ｈ——溫度計露出塞外部分的水銀柱讀數，℃；

ｔ_１——觀測溫度，℃；

ｔ_２——附著于１/２ｈ處的輔助溫度計溫度，℃。

經上面校正后的溫度加上此校正值，即得到該樣品的沸點溫度。

三、熔點測定

物質的熔點范圍系指用毛細管法所測定的從該物質開始熔化至全部熔化時的溫度范圍。

（一）原理

以加熱的方式，使熔點管中的樣品從低于其初熔時的溫度升至高于其終熔化時的溫度，通過目視觀察初熔及終熔的溫度，以確定樣品的熔點范圍。

（二）儀器

（１）熔點管用中性硬質玻璃制成的毛細管，一端熔封，內徑0.9～1.1mm，壁厚0.10～0.15mm，長度以安裝后上端高于傳熱液體面為準（100mm）。

（２）溫度計測量溫度計（用于測定熔點范圍），單球內標式，分度值為0.1℃，并具有適當的量程；輔助溫度計（用于校正），分度值為１℃，并具有適當的量程。

（３）加熱裝置必須使用可控制溫度的加熱裝置。可選用以下裝置：

①高型燒杯。容積為600mL。蛇形玻璃管中固定一功率為300Ｗ的電熱絲。

②圓底燒杯。容積約為250mL，直徑約為80mm，頸長20～30mm，口徑約為30mm；試管長為100～110mm，其直徑約為20mm，膠塞外側應具有出氣槽。

③傳熱液體應選用沸點高于被測物終熔溫度，而且性能穩定、清澈透明、黏度較小的液體作為傳熱液體。終熔溫度在150℃以下的可采用硅油。

熔點測定裝置如圖３所示。

（三）測定步驟

（１）將樣品研制成盡可能細密的粉末，裝入清潔干燥的熔點管中，取一長約800mm的干燥玻璃管，直立于玻璃板上，將裝有試樣的熔點管在其中投落數次，直到熔點管內樣品緊縮至２～3mm高。如所測的是易分解的或易脫水的樣品，應將熔點管另一端熔封。

（２）先將傳熱液體的溫度緩緩升至比樣品規格所規定的熔點范圍的初熔溫度低10℃，此時，將裝有樣品的熔點管附著于測量溫度計上，使熔點管樣品端與水銀球的中部處于同一水平，測量溫度計水銀球應位于傳熱液體的中部。使升溫速率穩定保持在（1.0±0.1）℃/min。如所測的是易分解或易脫水樣品，則升溫速率應保持在３℃／min。

（３）當樣品出現明顯的局部液化現象時的溫度即為初熔溫度；當樣品完全溶解時的溫度即為終熔溫度。記錄初熔溫度及終熔溫度。

（四）結果計算

如測定中使用的是全浸式溫度計，則應對所測得的熔點范圍值進行校正，校正值按下式計算：

Δt＝0.00016ｈ（ｔ₁－ｔ₂）K      （５）

式中Δｔ——校正值，℃；

Ｋ——溫度計露出液面或膠塞部分的水銀柱的溫度，℃；

ｔ₁——測量溫度計讀數，℃；

ｔ₂——露出液面或膠塞部分的水銀柱的平均溫度，℃。該溫度由輔助溫度計測得，其水銀球位于露出液面或膠塞部分的水銀柱中部。

四、結晶點測定

（一）原理

冷卻液態樣品，當液體中有結晶固體生成時，體系中固體和液體共存，兩相成平衡，溫度保持不變。在規定的實驗條件下，觀察液態樣品在結晶過程中溫度計的變化，就可測出其結晶點。

（二）儀器和裝置

一般實驗室儀器有以下幾種。

（１）結晶管外徑約25mm，長約150mm。

（２）套管內徑約為28mm，長約120mm，壁厚2mm。

（３）冷卻浴容積約500mL的燒杯，盛有合適的冷卻液（水、冰水或冰鹽水），并帶普通溫度計。

（４）溫度計分度值為0.1℃。

（５）攪拌器用玻璃或不銹鋼繞成直徑約20mm的環。

（６）熱浴容積合適的燒杯，放在電爐上，用調壓器控溫，并帶普通溫度計。測定裝置如圖４所示。

（三）操作步驟　

加樣品于干燥結晶管中，使樣品在管中的高度約為60mm（固體樣品應適當大于60mm），樣品若為固體，應在溫度超過其熔點的熱浴內將其熔化，并加熱至高于結晶點約10℃。插入攪拌器裝好溫度計，使水銀球至管底的距離約為15mm，勿使溫度計接觸管壁，裝好套管，并將結晶管連同套管一起置于溫度低于樣品結晶點5～7℃的冷卻浴中。當樣品冷卻至低于結晶點3～5℃時，開始攪拌并觀察突然上升，讀取最高溫度，準確至0.1℃，并進行溫度計刻度誤差校正，所得溫度即為樣品的結晶點。

如果某些樣品在一般冷卻條件下不易結晶，可另取少量樣品，在較低溫度下使之結晶，取少許作為晶種加入樣品中，即可測出其結晶點。