Schmelztemperatur
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Schmelztemperatur: Definitionen, Bestimmungsmethoden und ihre Bedeutung in der qualitativen Analyse organischer Bestandteile
Was ist Schmelztemperatur?
Die Schmelztemperatur ist ein Punkt, an dem eine Substanz vom festen in den flüssigen Aggregatzustand übergeht. Es handelt sich um eine charakteristische physikalische Eigenschaft einer Verbindung, die nicht nur stark von der molekularen Struktur, sondern auch von Reinheit der Substanz abhängt. In der organischen Chemie spielt die Schmelztemperatur eine entscheidende Rolle, da sie zur Identifizierung, Charakterisierung und Reinheitsprüfung von organischen Verbindungen verwendet wird.
Wie wird die Schmelztemperatur bestimmt?
Die Bestimmung der Schmelztemperatur kann durch verschiedene technische Methoden erfolgen, die im Wesentlichen darauf basieren, die Substanz unter kontrollierten Bedingungen zu erwärmen und den Punkt zu beobachten, an dem sie schmilzt. Das klassische Instrument hierfür ist das Schmelzpunktbestimmungsgerät, das in fast jedem chemischen Labor vorhanden ist. Es enthält in der Regel ein Beobachtungsfenster und eine digitale oder analoge Temperaturanzeige.
Vorbereitung der Probe: Ein kleiner Teil der zu untersuchenden Substanz wird vorsichtig in ein dünnes Kapillarröhrchen gefüllt. Es ist wichtig, dass die Kapillare dabei nicht zu voll ist, um genaue Messungen zu ermöglichen.
Messung: Das Kapillarröhrchen wird anschließend in das Schmelzpunktbestimmungsgerät eingesetzt und Erhitzen begonnen. Dabei sollte die Temperatur langsam erhöht werden, um genaue Messwerte zu erhalten.
Beobachtung und Aufzeichnung: Die Temperatur, bei der die Substanz anfängt zu schmelzen (Anfang des Schmelzbereichs), und die Temperatur, bei der die Substanz vollständig flüssig ist (Ende des Schmelzbereichs), werden aufgezeichnet.
Bedeutung der Schmelztemperatur
Die Schmelztemperatur ist ein wichtiges Werkzeug zur Identifizierung von chemischen Verbindungen. Da jede reine Substanz einen spezifischen Schmelzpunkt besitzt, kann der Vergleich des experimentell bestimmten Schmelzpunktes mit Literaturwerten zur Identifikation der Substanz herangezogen werden.
Reinheitsprüfung: Verunreinigungen in einer Substanz führen in der Regel dazu, dass der Schmelzpunkt niedriger und der Schmelzbereich breiter wird. Dies ist ein Indikator dafür, dass die Substanz nicht rein ist.
Charakterisierung organischer Verbindungen: Einige organische Verbindungen, wie Salicylsäure, 3,5-Dinitrobenzoesäureester und kristalline Carbonsäureamide, werden häufig über ihren Schmelzpunkt charakterisiert. Dies dient der Überprüfung ihrer Reinheit nach Synthese oder Reinigungsprozessen wie der Umkristallisation.
Praktische Anwendung: Beispiele
Salicylsäure: Nach der Umkristallisation kann die Reinheit der Salicylsäure durch Vergleich des ermittelten Schmelzpunktes (zwischen 156°C und 161°C) mit dem Literaturwert verifiziert werden.
3,5-Dinitrobenzoesäureester: Diese werden zur Charakterisierung von primären und sekundären Alkoholen und Aminen verwendet. Die Esterbildung mit 3,5-Dinitrobenzoylchlorid ergibt Verbindungen, deren Reinheit und Identität über den Schmelzpunkt bestätigt werden kann.
Beeinflussung des Schmelzpunkts durch Verunreinigungen
Verunreinigungen wirken sich im Allgemeinen negativ auf den Schmelzpunkt aus, was in der Praxis für die Reinheitsprüfung genutzt wird. Eine niedrigere Schmelztemperatur und ein breiterer Schmelzbereich als der erwartete weisen auf das Vorhandensein von Verunreinigungen hin.
Zusammenfassung
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Footnotes
Credits Überblick. Grafik: Eigene Arbeit.↩︎