§ 3. Физико–химический анализ

Несмотря на то, что методы обычного химического анализа позволяют устанавливать состав самых сложных соединений, в некоторых случаях они все же оказываются недостаточными. Обусловлено это тем, что для установления состава путем химического анализа необходимо прежде всего выделить изучаемое вещество в индивидуальном состоянии. Если такое выделение почему–либо невозможно, то неприменимыми становятся и методы химического анализа.

Большую помощь могут в подобных случаях оказать физические методы исследования. На это указывал еще М. В. Ломоносов: «легче распознать скрытую природу тел, если соединить физические истины с химическими», – писал он в 1749 г. Тщательно изучая ход изменения физических свойств той или иной системы по мере изменения ее состава или внешних условий, часто удается не только обнаруживать само наличие в ней химических превращений, но и следить за протеканиемпоследних и получать определенные указания относительно их характера и состава образующихся продуктов. Обнаружение и изучение происходящих в системе химических изменений путем исследования ее физических свойств и составляет предмет физико–химического анализа. Обобщенная трактовка физико–химического анализа как самостоятельной научной дисциплины была дана Н. С. Курнако–вым (1913 г.).

Рассмотрим, например, какие указания могут быть иногда получены при изучении скорости охлаждения. Для определения последней предварительно нагретому веществу дают охлаждаться, через определенные промежутки времени отмечая его температуру. Результаты наносят на диаграмму, в которой по оси абсцисс откладывают время, а по оси ординат– температуру вещества. Получаемые таким путем кривые охлаждения и служат основанием для дальнейших выводов.

Если при охлаждении системы в ней не происходит внутренних изменений, сопровождающихся выделением тепла, то понижение ее температуры идет непрерывно (что на схеме рис. 153 отвечает линии А). Напротив, если такие изменения происходят, наблюдается временная задержка охлаждения системы. Пусть, например, охлаждается водяной пар, на гретый первоначально под атмосферным давлением до 150°С. Сначала его охлаждение идет непрерывно, но при 100°С пар начинает сгущаться в жидкую воду, что сопровождается выделением тепла – на кривой охлаждения (рис. 153, Б) появляется остановка и некоторое время (пока продолжается образование воды) температура не изменяется, т. е. кривая идет параллельно оси абсцисс. Дальше, от 100°С до нуля, происходит постепенное охлаждение жидкой воды и кривая вновь непрерывно понижается. Но при 0°С вода начинает замерзать, что опять–таки сопровождается выделением тепла. На кривой охлаждения это отмечается новой остановкой, т. е. участком, идущим параллельно оси абсцисс в течение времени, необходимого для замерзания всей имеющейся воды. Охлаждение льда идет опять непрерывно.