چکیده:
نقطه ذوب یکی از خواص فیزیکی است که از آن میتوان در شناسایی اجسام و در تعیین خلوص اجسام استفاده کرد. هر جسم جامد در یک دمای معین و تقریبا ثابت ذوب میشود، بنابراین با اندازهگیری نقطه ذوب یک جسم و مراجعه به جداول ثابتهای فیزیکی قادر خواهیم بود جسم را شناسایی و یا خلوص آن را تعیین کنیم.
تئوری آزمایش:
شبکه بلور در جامدات بوسیله نیروهای نگهدارنده به صورت کاملا منظم قرار گرفتهاند، که در جامدات یونی مانند نمکها این نیروها زیاد بوده و انرژی شبکه بسیار بالا میباشد، اما در جامدات قطبی انرژی شبکه کمتر و در جامدات غیر قطبی انرژی شبکه بلورها کمترین مقدار را دارا میباشد، در نتیجه نقطه ذوب جامدات یونی بیشترین، جامدات قطبی کمتر و جامدات غیر قطبی کمترین دمای ذوب را دارا میباشند.
با حرارت دادن یک جسم جامد نیروی نگهدارنده شبکه از بین رفته و جسم جامد تبدیل به مایع میشود. به دمایی که در آن جامد به مایع تبدیل میشود، یعنی فشار سطح جامد با فشار مایع بالای آن برابر میشود، دمای ذوب گفته میشود.
در شکل زیر رابطه بین زمان حرارت داده شده و دمای جسم جامد در فرایند ذوب شدن نشان داده شده است:
با توجه به شکل بالا وجود کمی ناخالصی دمای ذوب را متغیر میسازد و از این طریق میتوان خلوص یک نمونه را تشخیص داد.
پارافین
اولین نوع عمده نفت خام، پارافین ها هستند که آلکینز (alkanes )نیز نامیده می شوند. فرمول کلی پارافین ها CnH2n+2 می باشد. ساده ترین و سبک ترین مولکول سری پارافین ها، متان با فرمول CH4 است. پارافین های با کمتر از پنج اتم کربن، در فشار و حرارت عادی به شکل گازی هستند. علاوه بر متان، دیگر پارافین های گازی عبارتند از اتان، پروپان و بوتان. برای سادگی اینها گاهی اوقات C1 تا C4 نیز نامیده می شوند. از C5 تاC15 پارافین ها در حرارت و فشار عادی مایع هستند.
هیدروکربن های با بیشتر از ۱۵ اتم کربن (C15)، به شدت گرانرو یا ویسکوز هستند و حالت واکس های جامد را به خود می گیرند. انواع پارافین ها تا C40 و بالاتر از آن مشاهده می شوند.پارافین واکس به عنوان یک محصول جانبی در پالایشگاههای تولید روغن به دست می آید و بسته به نوع برش نفتی روغن پالایش شده دارای گریدهای مختلفی می باشد. از جمله خواص بارز پارافین واکس مقاومت بالای آن در مقابل آب و بخار بوده که همین خصوصیت باعث گردیده تا به عنوان پوششهای محافظ روی کاغذ نیز مورد استفاده قرار گیرد. پارافین واکس در مقابل بسیاری از اسیدها و قلیاها مقاوم بوده و پوشش مناسبی به عنوان محافظ خوردگی بشکه ها و مخازن صنعتی می باشد. علاوه بر این بدلیل دارا بودن خواص قابل توجهی به عنوان عایق الکتریکی دارای کاربردهای فراوانی بوده و در صنایع مختلف از جمله نساجی نیز مورد مصرف می باشد.
موارد کاربرد:
بزرگترین تقاضا برای پارافین‌های نرمال ، تولید شوینده‌های فروپاشی پذیر بروش زیستی ( biodegradable )است. این پارافین‌ها بعنوان خوراک صنایع پتروشیمی استفاده می‌شوند.
سیکلوپارافین یا نفتن
هیدروکربنهای سیکلوپارافینی که تمام پیوندهای آزاد اتمهای کربن آنها با هیدروژن ، سیر شده‌اند، نفتن نامیده می‌شوند. در نفت خام ، انواع بسیاری از نفتن‌‌ها وجود دارد. ولی بجز در مورد ترکیبهای دارای جرم مولکولی اندک ، نظیر سیکلوپنتان و سیکلوهگزان ، معمولا بصورت ترکیبهای جداگانه تفکیک نمی‌شوند.طبقه بندی آنها با توجه به گستره نقاط جوش صورت میگیرد و خواص آنها بکمک عوامل همبستگی نظیر عامل Kw یا CI تعیین میشود.
پارافین مایع:
این محصول بر اساس استانداردهای BPوUSP تولید شده و به علت خلوص و پایداری بالا در صنایع مختلف مورد مصرف دارد.
درجه A:دارویی درجه B:بهداشتی درجه C: صنعتی
موارد مصرف:
روغن مو،کرم پاک کننده ،کرم سرد، عامل ضد گرد و غبار ،روغن کاری صنایع نساجی ،روکش تخم مرغ و میوه های تازه.این محصول با مشخصه بدون بو، بدون رنگ و بدون مزه قابل حل در حلالهای طبیعی و نامحلول در آب و الکل است و به همین علت بصورت گسترده در صنایع مصرف دارد.
پارافین صنعتی
فرایند تولیدی پارافین صنعتی ممکن است به یکی از روشهای ذیل باشد:
الف-فرایند اسیدی :در این روش اسلاک واکس بعد از ذوب مجدد و داخل کردن اسید بدون حلال بطور سرد توسط سانتریفوژ عمل جداسازی پارافین ناخالص صورت می گیرد.بعداز این عمل محصول را خشک نموده و با اسید سولفوریکتصفیه می نمایند. برای زدودن نا خالصی ها توسط خاک نیز تصفیه نهایی انجام شده و پس از فیلتراسون قاب گیری وبالاخره بسته بندی می شوند.
ب- فرایند تعریق : در این روش اسلاک واکس بعد از قالب گیری اولیه و روغن گیری به روش تعریق و تصفیه با اسیدسولفوریک عملیات بعدی به روش همان فرایند اسیدی (از مرحله تصفیه به بعدانجام )ادامه می یابد.
وسایل مورد نیاز:لوله مویین،پارافین و دستگاه اندازه گیری نقطه جوش کروز(kruss)
مختصر توضیح در مورد دستگاه:
این دستگاه که محصولی از شرکت کروزآلمان است میتواند به صورت آنالوگ نقطه جوش را به ما گزارش دهد.البته دستگاه های کاملا دیجیتال این شرکت نیز موجود است.حدود قیمت این دستگاه حدود ۱۲۳۰یورو است.در جدول بالا میتوان مشخصات این دستگاه را مشاهده کرد
شرح آزمایش:
ما به طور جداگانه ای در قالب دستورکار استاندارد astm D87به آن میپردازیم اما آنچه که در این جا مورد بحث است خلاصه آزمایش است که به صورت زیر است.
نکته مهم: در روش astm D87توسط حمام بخار این آزمایش صورت میگیرد که در این صورتastm D127روش مناسبتری است هر چه که دقیقا آنچه میخواهیم نیست
ابتدا کمی پارافین را در لوله مویین میریزیم و دستگاه را در حدود دمای ۶۰ درجه توسط کلید مورد نظر تنظیم میکنیم صدای سه بوق نمایانگر اینست که این اتفاق صورت گرفته.لوله را در جاهای تعبیه شده قرار میدهیم و از طریق عدسی آن را مشاهده میکنیم در صورت ذوب دمای مورد نظر همان نقطه جوش است وگرنه درجه را افزایش میدهیم تا زمانی که مشاهد شود جامد به مایع تبدیل شود.دمای مورد نظر دمای جوش پارافین است
نتیجه:
در آزمایش صورت گرفته برای پارافین توسط دستگاه کروز نقطه جوش۶۶درجه سانتی گراد بدست آمد
منابع خطا:
جداره های لوله مویین
کم دقتی فرد در خواندن دما چون ممکن است دما را به ترتیب افزایش ندهیم
نقطه ذوب یکی از خواص فیزیکی است که از آن میتوان در شناسایی اجسام و در تعیین خلوص اجسام استفاده کرد. هر جسم جامد در یک دمای معین و تقریبا ثابت ذوب میشود، بنابراین با اندازهگیری نقطه ذوب یک جسم و مراجعه به جداول ثابتهای فیزیکی قادر خواهیم بود جسم را شناسایی و یا خلوص آن را تعیین کنیم.
تئوری آزمایش:
شبکه بلور در جامدات بوسیله نیروهای نگهدارنده به صورت کاملا منظم قرار گرفتهاند، که در جامدات یونی مانند نمکها این نیروها زیاد بوده و انرژی شبکه بسیار بالا میباشد، اما در جامدات قطبی انرژی شبکه کمتر و در جامدات غیر قطبی انرژی شبکه بلورها کمترین مقدار را دارا میباشد، در نتیجه نقطه ذوب جامدات یونی بیشترین، جامدات قطبی کمتر و جامدات غیر قطبی کمترین دمای ذوب را دارا میباشند.
با حرارت دادن یک جسم جامد نیروی نگهدارنده شبکه از بین رفته و جسم جامد تبدیل به مایع میشود. به دمایی که در آن جامد به مایع تبدیل میشود، یعنی فشار سطح جامد با فشار مایع بالای آن برابر میشود، دمای ذوب گفته میشود.
در شکل زیر رابطه بین زمان حرارت داده شده و دمای جسم جامد در فرایند ذوب شدن نشان داده شده است:
با توجه به شکل بالا وجود کمی ناخالصی دمای ذوب را متغیر میسازد و از این طریق میتوان خلوص یک نمونه را تشخیص داد.
پارافین
اولین نوع عمده نفت خام، پارافین ها هستند که آلکینز (alkanes )نیز نامیده می شوند. فرمول کلی پارافین ها CnH2n+2 می باشد. ساده ترین و سبک ترین مولکول سری پارافین ها، متان با فرمول CH4 است. پارافین های با کمتر از پنج اتم کربن، در فشار و حرارت عادی به شکل گازی هستند. علاوه بر متان، دیگر پارافین های گازی عبارتند از اتان، پروپان و بوتان. برای سادگی اینها گاهی اوقات C1 تا C4 نیز نامیده می شوند. از C5 تاC15 پارافین ها در حرارت و فشار عادی مایع هستند.
هیدروکربن های با بیشتر از ۱۵ اتم کربن (C15)، به شدت گرانرو یا ویسکوز هستند و حالت واکس های جامد را به خود می گیرند. انواع پارافین ها تا C40 و بالاتر از آن مشاهده می شوند.پارافین واکس به عنوان یک محصول جانبی در پالایشگاههای تولید روغن به دست می آید و بسته به نوع برش نفتی روغن پالایش شده دارای گریدهای مختلفی می باشد. از جمله خواص بارز پارافین واکس مقاومت بالای آن در مقابل آب و بخار بوده که همین خصوصیت باعث گردیده تا به عنوان پوششهای محافظ روی کاغذ نیز مورد استفاده قرار گیرد. پارافین واکس در مقابل بسیاری از اسیدها و قلیاها مقاوم بوده و پوشش مناسبی به عنوان محافظ خوردگی بشکه ها و مخازن صنعتی می باشد. علاوه بر این بدلیل دارا بودن خواص قابل توجهی به عنوان عایق الکتریکی دارای کاربردهای فراوانی بوده و در صنایع مختلف از جمله نساجی نیز مورد مصرف می باشد.
موارد کاربرد:
- شمع سازی
- تولید پارچه و کاغذهای صنعتی ضد آب
- واکس های صنعتی
- مرکب های جامد کاغذ کپی
- کبریت سازی
- پایه محصولات روانکاری و وازلین
بزرگترین تقاضا برای پارافین‌های نرمال ، تولید شوینده‌های فروپاشی پذیر بروش زیستی ( biodegradable )است. این پارافین‌ها بعنوان خوراک صنایع پتروشیمی استفاده می‌شوند.
سیکلوپارافین یا نفتن
هیدروکربنهای سیکلوپارافینی که تمام پیوندهای آزاد اتمهای کربن آنها با هیدروژن ، سیر شده‌اند، نفتن نامیده می‌شوند. در نفت خام ، انواع بسیاری از نفتن‌‌ها وجود دارد. ولی بجز در مورد ترکیبهای دارای جرم مولکولی اندک ، نظیر سیکلوپنتان و سیکلوهگزان ، معمولا بصورت ترکیبهای جداگانه تفکیک نمی‌شوند.طبقه بندی آنها با توجه به گستره نقاط جوش صورت میگیرد و خواص آنها بکمک عوامل همبستگی نظیر عامل Kw یا CI تعیین میشود.
پارافین مایع:
این محصول بر اساس استانداردهای BPوUSP تولید شده و به علت خلوص و پایداری بالا در صنایع مختلف مورد مصرف دارد.
درجه A:دارویی درجه B:بهداشتی درجه C: صنعتی
موارد مصرف:
روغن مو،کرم پاک کننده ،کرم سرد، عامل ضد گرد و غبار ،روغن کاری صنایع نساجی ،روکش تخم مرغ و میوه های تازه.این محصول با مشخصه بدون بو، بدون رنگ و بدون مزه قابل حل در حلالهای طبیعی و نامحلول در آب و الکل است و به همین علت بصورت گسترده در صنایع مصرف دارد.
پارافین صنعتی
فرایند تولیدی پارافین صنعتی ممکن است به یکی از روشهای ذیل باشد:
الف-فرایند اسیدی :در این روش اسلاک واکس بعد از ذوب مجدد و داخل کردن اسید بدون حلال بطور سرد توسط سانتریفوژ عمل جداسازی پارافین ناخالص صورت می گیرد.بعداز این عمل محصول را خشک نموده و با اسید سولفوریکتصفیه می نمایند. برای زدودن نا خالصی ها توسط خاک نیز تصفیه نهایی انجام شده و پس از فیلتراسون قاب گیری وبالاخره بسته بندی می شوند.
ب- فرایند تعریق : در این روش اسلاک واکس بعد از قالب گیری اولیه و روغن گیری به روش تعریق و تصفیه با اسیدسولفوریک عملیات بعدی به روش همان فرایند اسیدی (از مرحله تصفیه به بعدانجام )ادامه می یابد.
وسایل مورد نیاز:لوله مویین،پارافین و دستگاه اندازه گیری نقطه جوش کروز(kruss)
مختصر توضیح در مورد دستگاه:
این دستگاه که محصولی از شرکت کروزآلمان است میتواند به صورت آنالوگ نقطه جوش را به ما گزارش دهد.البته دستگاه های کاملا دیجیتال این شرکت نیز موجود است.حدود قیمت این دستگاه حدود ۱۲۳۰یورو است.در جدول بالا میتوان مشخصات این دستگاه را مشاهده کرد
شرح آزمایش:
ما به طور جداگانه ای در قالب دستورکار استاندارد astm D87به آن میپردازیم اما آنچه که در این جا مورد بحث است خلاصه آزمایش است که به صورت زیر است.
نکته مهم: در روش astm D87توسط حمام بخار این آزمایش صورت میگیرد که در این صورتastm D127روش مناسبتری است هر چه که دقیقا آنچه میخواهیم نیست
ابتدا کمی پارافین را در لوله مویین میریزیم و دستگاه را در حدود دمای ۶۰ درجه توسط کلید مورد نظر تنظیم میکنیم صدای سه بوق نمایانگر اینست که این اتفاق صورت گرفته.لوله را در جاهای تعبیه شده قرار میدهیم و از طریق عدسی آن را مشاهده میکنیم در صورت ذوب دمای مورد نظر همان نقطه جوش است وگرنه درجه را افزایش میدهیم تا زمانی که مشاهد شود جامد به مایع تبدیل شود.دمای مورد نظر دمای جوش پارافین است
نتیجه:
در آزمایش صورت گرفته برای پارافین توسط دستگاه کروز نقطه جوش۶۶درجه سانتی گراد بدست آمد
منابع خطا:
جداره های لوله مویین
کم دقتی فرد در خواندن دما چون ممکن است دما را به ترتیب افزایش ندهیم