固体溶解过程的显微观察及熔点测试

1、固体溶解过程的显微观察及熔点测试赵蕴杰、柯海波、张庆斌（应用物理0304班）摘要：熔点是纯净有机物晶体的固态蒸气压力与其液态蒸气压力相等时的温度。大多数晶状有机物都具有固定的熔点,即在一定压力下,固体和液体两种状态之间的变化是非常敏锐的,其熔程(自初熔至全熔)一般不超过0.5°C ° 。如该物质不纯时,则其熔点往往较纯者为底,且熔程增长.因此,测定熔点对于鉴定纯的有机物具有重要的意义.关键词：固体熔点、纯净物、微小晶粒1、试验目的：学习用显微镜观察固体熔解过程的方法确定固体熔点，并了解不同物质熔解过程的显微形貌变化。2、试验原理：以前我们测量固体的熔点，一般都是通过观察固体

2、在加热过程中的温度变化，找出在变化过程中的一个恒温值，这个温度就是固体的熔点。而这个试验进行熔点的测量的原理却不一样。由于晶体在熔解的时候，它的晶格会遭到破坏，因此，当固体加热并开始熔解的时候，其表面必然会出现微小的形态变化，我们可以通过显微镜来观察到这个变化。因此，只要我们能找到这个使表面形态开始变化的温度，也就知道固体的熔点了。该试验就是通过XTL系列连续变倍体视显微镜来观察加热过程中固体是否发生了形态变化，而利用X6数字显微熔点测定仪给固体提供精密可控加热，并记录温度。3、实验内容1、 熟悉X6数字显微熔点测定仪和XTL系列连续变倍体视显微镜的使用方法。2、 用试验室提供的偶氮苯、苯甲酸

3、、磺胺、乙酰苯胺，精确测量其熔点。3、 仔细观察熔解过程，并记录所观察到的现象变化。4、 操作步骤：1) 对待测物品进行干燥处理：把待测物品研细，放在干燥塔内，用干燥剂干燥，或者用烘箱直接快速烘干（但温度应控制在待测物品熔点以下）。2) 将热台放置在显微镜底座100孔上，并使放入盖玻片的端口位于右侧，以便于放取盖玻片及药品。3) 将热台的电源线接入调压测温仪后测的输出端，并将传感器的一端插入热台孔，其另一端与调压测温仪后测的插座相连，将调压测温仪的电源线与AC220V电源相连。4) 取两片盖玻片，用蘸有乙醚（或乙醚与酒精混合液）的脱脂棉擦拭干净。晾杆后，取适量待测物品（不大于0.1mg）放在一

4、片载玻片上并使药品分布薄而均匀，盖上另一片载玻片，轻轻压实，然后放置在热台中心。5) 盖上隔玻璃。6) 松开显微镜的升降手轮，参考显微镜的工作距离（88mm或33mm），上下调整显微镜，直至从目镜中能看到熔点热台重要的待测物品轮廓时锁紧该手轮，然后调节调焦手轮，直至能清晰的看到待测物品的象为止。7) 打开电源开关，调压测温仪显示出热台即时的温度值。（注意：测试操作过程中，熔点热台属高温部件，一定要使用镊子夹持放入或取出熔点品，严禁用手触摸，以免烫伤。）8) 当热台升温切换开关开至“A/M”方式时，由仪表自动控制热台加电升温。我们这里使用手动升温，将热台升温切换开关开至“手控”方式，通过人工调节

5、仪器面板上的“升温调节”旋钮1或2（它们表示：1升温电压宽量调整，2升温电压窄量调整，其电压变化可参考电压表的显示）来控制热台升温速度。具体方法如下：先将两调温旋钮顺时针调到较大位置，使热台快速升温。当温度接近被测物体熔点温度值以下40左右时，将调温旋钮逆时针调节至适当位置，使升温速度减慢，当温度接近被测物体熔点值以下10左右时，调整调温旋钮使升温速度控制在每分钟1左右。9) 观察被测物品的熔化过程，记录初熔和全熔时的温度值，用镊子取下隔热玻璃和盖玻片，即完成一次测试。如需要重复测试，只需将散热器放在热台上，电压调为零或切断电源，使温度降至熔点值以下40即可。10) 对已知熔点的物质，可直接按

6、以上步骤，实现测量，对未知熔点的物质，可先在手控方式下，用中、较高电压快速粗测一次，以便找到物质熔点的大约值，再参照步骤7和8，实现较精确的测量。11) 精密测试时，对实测值进行修正，并多次测试，计算平均值。12) 测试完毕，应及时切断电源。用过的载玻片可用乙醚擦拭干净，以备下次使用。4、试验现象及结果本实验一共选择了乙酰苯胺、偶氮苯、苯甲酸及磺胺四种物质进行熔解过程测试。经过对熔解过程的仔细观察发现，每种物质在熔解前后，其晶粒的边界都会发生明显的变化，在加热至熔点附近之前，晶粒的边界都非常明显，在加热至熔点附近时，晶粒的边界就开始模糊，棱角开始变得圆滑起来。继续加热，晶粒的边界与已经熔化的物

7、质之间的界限也模糊不清，晶粒已经没有了清晰的形状。苯甲酸在熔解之前会出现一种比较有趣的现象，当温度距离熔点还比较远的时候，原本是小颗粒状的苯甲酸会变成一种针刺状长条晶体，从载玻片上看去就像是原来的晶粒上面生长了一层毛茸茸的毛刺。达到熔点时就突然“倒塌”熔解了。其原因，我们认为，苯甲酸受热容易挥发，这可以明显的闻到空气中有这种物质的特别味道，并且如果在载玻片上加上玻璃圆盖会在玻璃圆盖上也凝固有苯甲酸晶体，然后挥发的物质在附近的空气中重结晶，便形成了苯甲酸晶体原本的真实形态。由于这种针刺长条容易折断，所以平时看到的仍然是小颗粒状的苯甲酸。正是苯甲酸要挥发，所以观察熔解过程不能加玻璃圆盖，因为挥发物

8、质在上面结晶使得视野变得模糊不清了。起始溶解温度(°C)样品熔点一熔点二熔点三平均值磺胺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完全溶解温度(°C)样品熔点一熔点二熔点三平均值磺胺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、实验分析 熔点测定的关键之一是加热速度，为了顺利而准确地测出熔点，可先用较快的加热速度粗测一次，

9、得出大致的熔点范围，然后换一块样品玻片再作精密的测定。开始时加热可较快（45° C/min），当距熔点约10° C时，调低电压，缓慢地加热（12° C/min）当接近熔点时，加热应更慢（0.20.3° C/min），并注意观察和记录样品是否有坍塌、萎缩、变色或分解。当观察到样品出现小滴液体（开始变透明时），即为初熔温度，当固体样品消失成为透明液体时，为全熔温度。初熔至全熔，即为该化合物的熔程。本实验虽然采用了X6数字显微熔点测定仪和XTL系列连续变倍体视显微镜来观察微小晶粒的熔化过程，以此测试固体的熔点。而实际上微小晶粒的熔化与大块晶体的熔化过程有些不同之处。首先由于附加压力的存在，同大块晶体比较，小晶粒的化学势增高。因此小晶粒的溶解度增大而熔点降低，这与小液滴有类似的情况。所以观察小晶粒的熔点结果和大块晶粒测量的熔点会有一些相差。其二，小晶粒的熔化是一个非常迅速的过程，人眼往往不能精确分辨，所以每次测试的结果都会不同。而且显然，这种方法有效但是非常耗时。物质在结晶状态时反射光线, 在熔融状态时透射光线。因此, 物质在熔化过程中随着温度的升高会产生透光的跃变显微镜的放大倍数毕竟还是有限，熔化过程中的有些细节仍然不够清楚，而且小晶粒熔化速度快，人眼无法观察