دستگاه تعیین نقطه ذوب

دستگاه تعیین نقطه ذوب

دستگاه تعیین نقطه ذوب یا دستگاه melting point برای اندازه گیری دمای ذوب است دمای ذوب یک جامد دمایی است که در آن نقطه حالت آن ماده در فشار جوی از جامد به مایع تغییر پیدا می کند. این روش به شکلی ساده‌تر اما از همان مفهوم حرارت دادن نمونه در لوله مویین بهره می‌گیرد.

نقطه ذوب یک جامد آلی را می‌توان به کمک یک لوله مویین بدست آورد. روش کار به اینصورت است که جامد را به لوله مویین اضافه و لوله را به دنباله یک دماسنج متصل می‌کنند. این دماسنج داخل یک حمام گرمایی (Heating Bath)  قرار داده شده است. حمام به آرامی گرم می‌شود و دمای آغاز و پایان ذوب نیز قابل دسترس خواهد بود. در نقطه ی ذوب، فاز جامد و مایع در تعادل قرار دارند. نقطه ی ذوب یک ماده بستگی به فشار دارد و معمولا در فشار استاندارد مشخص می شود. دمایی که در آن ماده از حالت مایع به جامد بر می گردد با نام نقطه ی انجماد یا نقطه ی کریستالی شدن شناخته می شود. دستگاه تعیین نقطه ذوب یک ابزار علمی است که برای تعیین نقطه ی ذوب مواد استفاده می شود. 

در نقطه ذوب یک جامد، که یک تغییر فیزیکی است، ارتعاش تخریبی ذرات، بر نیروهای جاذبه حاکم در یک جامد غلبه می‌کنند. جامدات همچنین تراکم‌ناپذیر‌ (Incompressible) هستند.

ساختار دستگاه تعیین نقطه ذوب:

با وجود بسیار متفاوت بودن دستگاه ها از نظر طراحی، اما اکثر دستگاه ها از قرار دادن نمونه به داخل لوله های مویی سربسته استفاده می کنند، که سپس خود این لوله ها در دستگاه قرار داده می شوند. سپس نمونه توسط یک حمام روغن گرم یا توده حرارت دهنده حرارت داده می شود و همانطور که دما افزایش می یابد، نمونه مشاهده می شود تا زمان تغییر فاز حالت جامد به مایع مشخص گردد. محدوده ی دمایی توسط فردی که با دستگاه تعیین نقطه ذوب کار می کند، ثبت می شود، این دما از زمان تغییر اولیه فاز شروع به به دمای تغییر کامل فاز، ختم می گردد. این محدوده مشخص شده را سپس می توان میانگین گرفت تا نقطه ذوب نمونه ی مورد بررسی بدست آید.

کاربرد دستگاه تعیین نقطه ذوب عموما برای شناسایی مواد و اثبات خلوص ماده می باشد.

از آن‌جایی که نقطه ذوب ترکیب، یک ثابت فیزیکی قلمداد می‌شود، از آن می‌توان برای مشخص کردن جامدی ناشناخته استفاده کرد. کافی است تا نگاهی به جداول نقطه ذوب مواد بیاندازیم و آن را با عدد بدست آمده از آزمایشات خود مقایسه کنیم.

نقطه ذوب مواد در صنعت نیز کاربردهای فراوانی دارد چراکه با دانستن نقطه ذوب مواد مختلف، می‌توان از این اطلاعات در فرآوری سنگ‌های معدن و تولید فلزات مختلف همچون طلا،‌ مس، آلومینیوم و آهن استفاده کرد.

اولین نقطه (دمای پایین ) دمایی است که اولین قطره مایع در بین کریستالها تشکیل میشود. 

نقطه دوم ( دمای بالا)  دمایی است که کل توده جامد به مایه شفاف تبدیل میشود. 

از مواردی که در تعیین نقطه ذوب تاثیر دارند می‌توان به ترکیب مولکولی، نیروی جاذبه و وجود ناخالصی اشاره کرد.

باید توجه داشت که هرچه مواد خالص تر نقطه ذوب بالاتری دارند و محدوده ذوب مواد خالص باریک تر است و اینکه با افزایش ماده ناخالص نقطه ذوب کاهش مییابد.یعنی زمانی که مولکول‌ها با فشردگی کنار یکدیگر قرار گرفته باشند، نقطه ذوب بالاتری خواهیم داشت. به طور مثال، مولکول‌های نئوپنتان، نقطه ذوب بالاتری نسبت به مولکول‌های ایزوپنتان دارند. اندازه مولکول نیز بر نقطه ذوب تاثیرگذار است. زمانی که همه شرایط یکسان باشند، مولکول‌های کوچکتر در دمای پایین‌تری ذوب خواهند شد.

ذوب یک جامد خالص، در دمای بیشتری نسبت به یک جامد ناخالص رخ می‌دهد. به این مفهوم، نزول نقطه ذوب   (Melting Point Depression) می‌گویند. نقطه ذوب،‌ دمایی است که در آن، جامد و مایع به حال تعادل قرار دارند. در این حالت، تغییرات انرژی آزاد گیبس (ΔG)، برای فرآیند تبدیل جامد به مایع، صفر و  به تغییرات آنتالپی و آنتروپی وابسته است.

نکاتی در خصوص انجام آزمایش تعیین نقطه ذوب آورده شده است:

۱- هیچ نمونه‌ای را دوباره ذوب نکنید و همواره از نمونه تازه به همراه لوله مویین جدید استفاده کنید.

۲-همواره از لوله‌های مویین یکسان استفاده کنید چرا که لوله‌های مویین مختلف با یکدیگر تفاوت دارند و از آن‌ها نمی‌توان برای انجام دوباره آزمایش‌ها استفاده کرد.

۳-قبل از راه‌اندازی دستگاه، حتما لوله را تمیز کنید. عدم انجام این مرحله ممکن است سبب اندازه‌گیری نقطه جوش پایین یا بدست آوردن دامنه ذوب وسیع‌تر باشد.