DE VERleffiENÖ
VLOEIBAAR
l^t
I's.-
•t» '«i. ,, i
i«'
i
rr
c J, TE BOEKHORST,^
Diss,
Utrecht
W
VVV .. ... ..
/
. .Mi J*r± -A. ». . A 1-
-ocr page 3--
1 '•v
h.
fH
■
j- f
fti, ,. -
SV'/
H
' A ,
i iflt;
r
'.H
'4nbsp;!
' i;,;quot;«
-ocr page 5-•i ■
I:
-tj- ,
-my.
î;
i
(-, - . - '.lis.is'v.'.
k'
. i •
■ lt;:'/
; . •'s-
DE VERMEENDE ALLOTROPIE
VAN VLOEIBAAR NITROBENZOL
c -
„ l
- . . . ; ,■ . - -
A. .
■
Ai''
anoHTaijAnbsp;^id
hav'
...
DE VERMEENDE ALLOTROPIE
VAN VLOEIBAAR NITROBENZOL
TER VERKRIJGING VAN DEN GRAAD VAN
DOCTOR IN DE WIS- EN NATUURKUNDE
AAN DE RIJKS-UNIVERSITEIT TE UTRECHT
OP GEZAG VAN DEN RECTOR-MAGNIFICUS
Dr. C. G. N. DE VOOYS, HOOGLEERAAR IN
DE FACULTEIT DER LETTEREN EN WIJS-
BEGEERTE, VOLGENS BESLUIT VAN DEN
SENAAT DER UNIVERSITEIT TEGEN DE
BEDENKINGEN VAN DE FACULTEIT DER
WIS- EN NATUURKUNDE TE VERDEDIGEN
OP WOENSDAG 29 MAART 1933,
DES NAMIDDAGS TE 4 UUR
DOOR
LOUIS CHRISTIAAN JACOBUS TE BOEKHORST
GEBOREN TE ZUTFEN
DRUKKERIJ J. VAN BOEKHOVEN - UTRECHT - AMSTERDAM
aiBLIOTHEEK DER
RIJKSUNIVERSITEIT
UTRECHT.
3H05IT0JJA MMaaMâav aa
JoswaaoaTm «AAaiaojv HÄV
■ ■ ' ' ■ 'S- r 1 -
S^ïi-.-- quot;' .....V 'AXquot;''- ■•■ •
, y^Av cj/vjio mi. 'my a^^töiijimiv narr -
aaMu^HuuTAM m ^vff 3a gt;iO'ooa
'rHD.Wü ariijn^vmu^a^iimao
auonii^DAM-WDz-iH ma m^f OAxao
mnbsp;;môV .W .D .tO
-^ttw. m j^^^iarraj n^q TOT jim'-i KÎ ^
K3d i4AVnbsp;^imxm
30 moir mrmm^u HJO rÄAme
«30 mmuDA^i :Kf W/nbsp;•
j^-iDiuaoRa^/ 3T mi^umuuTA;^ hi -ajw
gt;iUU i- aDAacUMÄH SM
WnK]
iX
1nbsp; T H ; r U 1' quot;quot;
u.1—___
-ocr page 11-ft.
Aan de nagedachtenis van mijn Moeder
Aan mijn Vader
Aan Allen, die mij lief zijn
-ocr page 12- -ocr page 13-Het is mij een behoefte op deze plaats mijn dank 'e betuigen aan allen,
die tot mijn wetenschappelike vorming hebben bijgedragen.
Allereerst geldt mijn dank Hooggeleerde CoHEN, Hooggeachte Pro-
motor. Gij hebt mij het belang van schijnbare kleitiigheden bij wetenschap-
pelik onderzoek doen kannen. Uii) voortdurend betoonde belangstelling in de
verkregen resultaten heb ik zeer op prijs gesteld, evenals de grote vrijheid,
welke gij mij steeds hebt gelaten.
Hooggeleerde Kruyt, het is mij een voorrecht geweest. Uw heldere kolleges
over kollotdchemie en fasenleer te hebben kunnen volgen.
De tijd, gedurende welke ik onder Uw leiding. Hooggeleerde van RoM-
burgh, de organiese chemie beoefende, behoort tot de prettigste uit mijn
studieperiode.
Het feit. Hooggeleerde Ornstein, dat ik in de gelegenheid ben geweest,
een jaar lang op Uw laboratorium te kannen werken, gedenk ik n^et genoegen.
Ik heb daar veel geleerd.
Zeergeleerde MoESVELD, U dank ik zeer voor de grote bereidwilligheid,
waarmee Gij mij steeds ter wille waart. Ik hoop mij iets van Uw kritiese
geest eigen gemaakt te hebben.
Ook If, Zeergeleerde Kolkmeijer, ben ik erkentelik voor de betoonde
hulpvaardigheid.
Waarde BoSMAN, met genoegen denk ik terug aan de diskussies, welke
wij hebben gevoerd en waarvan ik hij het beioerken van dit proefschrift
heb k'^nnen profiteren.
Een woord van dank ^est mij ten slotte voor het Personeel van het van
't HoFF-Laboratorium voor vlot verleende hulp.
INHOUD.
INLEIDING .......................................... ,3
HOOFDSTUK I.
Ons Uitgangsmateriaal.
I. Zuivering van Nitrobenzol............................... |5
II. De Smeltpunten van Nitrobenzol, in de literatuur vermeld..... 19
HOOFDSTUK II.
Metingen der Dichtheid.
I. Apparatuur en Methodiek.
A.nbsp;Apparatuur ................................... 22
B.nbsp;Het Vullen van een Dllatometer..................... 23
C.nbsp;Het Ijken van een Dllatometer..................... 25
D.nbsp;Uitvoering van een reeks Metingen der Dichtheid..... 30
II. Definitieve Metingen der Dichtheid.
A.nbsp;Zuiver Nitrobenzol ................................. 32
B.nbsp;Waterhoudend Nitrobenzol ......................... 35
C.nbsp;Invloed van Licht op de Dichtheid van zuiver Nitrobenzol 36
III. Bepalingen der Dichtheid van Nitrobenzol door andere Auteurs.
A.nbsp;Metingen van M. WoLFKE en J. Mazur ............. 38
B.nbsp;Andere Metingen der Dichtheid van Nitrobenzol...... 44
HOOFDSTUK 111.
Metingen der Viskositeit.
I. Precisie-Viskpsimetrie ................................... 49
II. Apparatuur en Methodiek-
A.nbsp;Apparatuur ...............................
B.nbsp;Uitvoering der Metingen .......................... 55
-ocr page 15-c. De Korrekties ........................................................................57
D. Berekening van de absolute Viskositeit van Nitrobenzol.nbsp;61
III,nbsp;Definitieve Metingen der Viskositeit.
A.nbsp;Zuiver Nitrobenzol ................................................................63
B.nbsp;Invloed van Licht op de Viskositeit van zuiver Nitrobenzolnbsp;66
C.nbsp;Waterhoudend Nitrobenzol ..................................................67
IV.nbsp;Bepalingen der Viskositeit van Nitrobenzol door andere Auteurs.nbsp;69
HOOFDSTUK IV.
Overzicht der verschillende Onderzoekingen omtrent Allotropie
bij vloeibaar Nitrobenzol, Zwavelkoolstof en Ether.
I. Allotropie bij vloeibaar Nitrobenzol? ........................................72
II. Allotropie bij Zwavelkoolstof en Ether in vloeibare toestand?nbsp;75
SAMENVATTING ................................................................................77
-ocr page 16-mm
lijJMOjïafV 9b osTjii^ij
^«.^'^«^iwïacfoTtJÛjM fcnsiwodbalftW .3( '
I-. i
I^TW
öS*
fiî^
t « ' * » *
ïki ■ «
ïjr iss.'
INLEIDING.
Uit de resultaten der onderzoekingen, die M. WoLFKE en J. Mazur
over de temperatuurafhankelikheid van bepaalde fysiese grootheden van
nitrobenzol, ethylether en zwavelkoolstof uitgevoerd hebben, trokken
zij de konklusie, dat genoemde stoffen in vloeibare toestand allotropie
vertonen, met overgangspunten, resp. bij 9.5°, — 105° en — 90° C.
Daar wij twijfelden aan de betrouwbaarheid der verkregen uitkomsten,
welke immers voor de kennis van de vloeibare toestand van groot belang
zijn, hebben wij de door hen verrichte metingen der dichtheid gekontro-
leerd met zorgvuldig gezuiverd nitrobenzol, welke stof wij gekozen heb-
ben, omdat haar „overgangspuntquot; in een gemakkelik toegankelik tempe-
ratuurgebied zou liggen en haar fysiese eigenschappen daardoor met
grote nauwkeurigheid kunnen worden gemeten.
Het lag voor de hand, eveneens de inwendige wrijving van deze stof
als funktie van de temperatuur in het genoemde verband te bestuderen.
') Nature 126, 649. 684, 993 (1930):
127,nbsp;236, 270, 741, 893, 927 (1931);
128,nbsp;584, 673, 761, 871 (1931);
C. R. de la Soc. Pol. de Phys. V, 181, 201, 349, 357 (1931);
Acta physica polonica 1, 47, 53, 63, 71 (1932).
Samengevat in:
Z. Physik 74, 110 (1932).
-ocr page 18-■ .Oi^wîaj/H
CsUVaM ,i »» mioWnbsp;Jvymi-^msUiQ wbnbsp;iiü
m^'^ihß .hn^
...J ÜM .^ nu eOl- .Xf- jrdnbsp;J»«. .„fwoftïb
ab n68nbsp;{iw
mwiorf iom mv kikraot »vdhdv afc IÏ«V siRniéi iL gt;ot.v
hbfijfbibnbsp;Äm^V frtH .toob {iv. a^^y^H „ji^
-fliytinbsp;iiwnbsp;.jnWoilmnbsp;ffihiifv^mx bi-L
-bgnttjJ .'Mtt^MJi mMbr.f^l! ff^» ni 'quot;Hfuriï^Bgwwu^ ïrwCîabm» fij'
ïaffl -twbifitb nstîqt^rf?««»«,'^nbsp;leisH /ï® rtyg^ uos tósjnJojg,
n«v gojv^iiynbsp;««««rtfvs .fcniôf aè toov gal fïK '
0Î feffiB^'iWnbsp;fy/j ffi wuiBv^rfm-*) tir n^v nijilnui »f»
■.T^n e^' ..f;^ «^tnbsp;.
;(ï«n ,eP8 J*^ M W ^ ^^
)(ltvi) ÏÜt .tJt ,tw .Wr J«j
f..nbsp;^ / 'nbsp;' ■ ■nbsp;quot; ■ ' V:'-- ' quot;
O ■
-I.nbsp;'.eg
Ons Uitgangsmateriaal.
I. Zuivering van Nitrobenzol.
De belangrijke onderlinge verschillen In de waarden, gevonden voor
het smeltpunt van nitrobenzol, in de literatuur vermeld (zie pag. 19 e.v.),
wijzen er op, dat deze stof moeilik zuiver te verkrijgen is, wanneer we de
grote afwijkingen niet geheel aan onnauwkeurigheden in de tempera-
tuurmeting willen wijten. Aan de zuivering is door ons dan ook grote
zorg besteed. Wij bereidden ons zuiver materiaal op twee verschillende
wijzen. Een preparaat A werd uit een handelspreparaat gezuiverd, een
twede, B, uit zuiver benzol bereid.
Ons uitgangspunt ter verkrijging van A was een willekeurig preparaat
uit de handel, verontreinigd met dinitrothiopheen (een alkof oliese op-
lossing van nitrobenzol kleurde zich, na toevoeging van een weinig
KOH, rood) en water. Deze nitrobenzol smolt grotendeels tussen 5.3
en 5.4° C.
Om het grootste gedeelte van het water te verwijderen, kookten wij de
nitrobenzol, volgens Hansen gedurende 5 minuten uit, waarbij de
dampen weggezogen werden. Door deze bewerking steeg het smeltpunt
tot 5.6—5.7° C.
Tegelijk was echter de kleur der vloeistof dieper geel geworden, zodat
wij deze behandeling voortaan nalieten, uit vrees, dat eventueel gevormde
polymerisatieprodukten later moeiliker te verwijderen zouden zijn dan
het water.
Door herhaalde gefraktionneerde kristallisatie van ons uitgangsprodukt,
verkregen wij uit 5 L. ongeveer 2 L. nitrobenzol met smeltpunt 5.75° C.
(prep, a), welke wij bewaarden in een goed gesloten glazen fles, die ach-
tereenvolgens met warm salpeterzuur, water, alkohol en ether gereinigd
en met nitrobenzol uitgespoeld was. Uit de frakties met lager smeltpunt
konden wij door uitvriezen niet vlot een grotere hoeveelheid met smelt-
punt ongeveer 5,75° C. verkrijgen, waarom wij overgingen tot destillatie
onder verminderde druk.
■) Meyer en Stadler. Ber. 17, 2778 (1884).
') Z. physik. Chem. 48, 593 (1904).
Het destilleer-apparaat sloot met glazen normaal-slijpstukken in elkaar-
deze werden, om betere sluitmg te krijgen, met nitrobenzol bevochtigd'
wanneer d^ met voldoende was, bestreken wij de verbindingen mei
zaponlak. Tussen de gebruikte Hyvacpomp en de ontvanger was behalve
een gesloten manometer en een wasfles met gekoncentreerd zwavelzuur,
een vat volgens Dewar, gevuld met vloeibare lucht geschakeld
Het gelukte ons echter evenmin door destillatie met als zonder P^O-
als droogmiddel, nitrobenzol van een smeltpunt 5.75° C. te verkrijgenquot;
Het preparaat a, dat na een week staan, bij 5.75° C (± O 02) smolt
gemeten met een gekontroleerde normaalthermometer), vertoonde na
14 dagen langer bewaren, een konstant smeltpunt niet meer, evenmin
als een dee ervan, dat een week lang met P,0, in aanraking was geweest.
Het gelukte ons slechts eenmaal, door een destillatie bij 2 tot 3 mm
Hg-druk, waarbij strengere voorzorgen werden getroffen, om vocht uit
7quot; hoeveelheid nitrobenzol te verkrijgen, welke konstant
bij 5.77 C. (± 0.02) smolt (preparaat b). Het destilleerapparaat was te
voren zorgvuldig gedroogd met alkohol en ether, vervolgens onder
linke verhitting op de vrije vlam leeggezogen. Tijdens het afkoelen werd
het toestel met lucht, die achtereenvolgens een wasfles met gekoncen-
^eerd zwavelzuur, alsmede een droogtoren (P^Os) passeerde, gevuld
Het smeltpunt was gemeten in dezelfde kolf, waarin de nitrobenzol was
opgevangen. Het preparaat bewaarden wij in het donker onder een glaz
klok m tegenwoordigheid van gekoncentreerd zwavelzuur Een maand
later was het smeltpunt echter veranderd. Daarom vervingen wij in het
vervolg het zwavelzuur door P2O5 en evakueerden bovendien de klok.
Nog trachtten wij een preparaat met smeltpunt 5.6 tot 5.7° C. te ver-
beteren, door met H2SO4 en PoOg gedroogde lucht gedurende 18 uur
door de vloeistof te leiden. Het smeltpunt daalde echter, hoogstwaar-
schijnlik t.g.v. het opgeloste CO2, dat in hoge mate oplosbaar is in nitro-
benzol
Turner en Pollard -) slaagden er in het smeltpunt van hun nltroben-
zolpreparaat 0.02° C. te verhogen, door er 14 dagen lang droge, CO2
vrije, lucht door te lelden. Bij gebruik van droge waterstof — deze lost
weinig in nitrobenzol op®) — verbeterde onze nitrobenzol echter ook
niet merkbaar.
Nadat uit deze ervaringen voldoende gebleken was, dat meer zorg moet
worden besteed, om de nitrobenzol tijdens de zuivering bulten aanraking
met vochtige lucht te houden, veranderden wij de methode ter bepaling
van het smeltpunt zodanig, dat voor en tijdens het vastworden van het
') Seidell, Solubilities, 2e druk, 1919, pag 234
J. Chem. Soc. 105, 1751 (1914).
') Seidell, Solubilities, 2e druk, 1919, pag. 321.
preparaat, droge waterstof door de vloeistof werd geleid. De thermometer,
met welke wij voortaan onze smeltpunten nauwkeurig bepaalden, was een
normaalinstrument volgens Beckmann, welks aanwijzingen wij bij de
temperatuur van smeltend ijs (0.00° C.) zorgvuldig bepaald hadden, en
die in 0.01 ° verdeeld was (0.001 ° werden gëschat). Werd hij niet gebruikt,
dan bewaarden wij deze thermometer steeds in smeltend ijs. De nul-
puntskontróle, die eens per maand werd herhaald, geschiedde in een
vat volgens Dewar, gevuld met smeltend ijs, dat als volgt was verkregen:
gedestilleerd water werd gedeeltelik bevroren en het ijs, nadat een deel
ervan gesmolten was, fijn geschaafd en met vers smeltwater gemengd.
De aanwijzing van het ijspunt bleef steeds binnen 0.01° C. dezelfde.
Wij vermeden voortaan aanraking van de nitrobenzol met (vochtige)
lucht tijdens het vullen van het destilleerapparaat, door gebruik te maken
van een zorgvuldig gedroogde hevel. Met behulp van niet P2O5 gedroogde
lucht persten wij de vloeistof in de destilleerkolf of in het smeltpunts-
apparaat.
Eer de lucht in het destilleerapparaat werd toegelaten, passeerde ze een
wasfles met 50%ige loog, twee wasflessen met gekoncentreerd zwavel-
zuur en een droogtoren metPaOs. Door herhaalde gefraktionneerde destil-
latie van nitrobenzol met smeltpunt 5.65° C. ongeveer, slaagden wij erin
een preparaat met konstant smeltpunt te verkrijgen, dat door een nieuwe
destillatie niet veranderde.
Een grotere hoeveelheid (ongeveer 2 L.) onzuiver nitrobenzol (smp.
± 5.6° C.), welke te voren meermalen gefraktionneerd uitgevroren en
daarna eveneens gefraktionneerd gedestilleerd was, destilleerden wij nu
bij ongeveer 2 mm. Hg-druk met P2O5, onder vermijding van vochtop-
neming. Een deel van het destillaat persten wij d.m.v. scherp gedroogde
lucht door de zijtubus in de eigenlike smeltbuis E van een vriespunt-
bepalingsapparaat volgens Beckmann (zie Fig. 2). Geruime tijd te voren
hadden wij er een snelle stroom droge waterstof door buis K. die tot op de
bodem van E reikte, ingeleid. Nadat de nitrobenzol in E voldoende afge-
koeld was, brachten wij door de midden opening der kurk G, die de smeh-
buis E afsloot, de thermometer volgens Beckmann in de vloeistof. H is
een roerder, bestaande uit een ronde, geperforeerde nikkelplaat, voorzien
van een centrale opening, door welke de thermometer gleed bij het op en
neer bewegen van de roerder, die aan een nikkelstaaf was bevestigd. De
temperatuur van de badvloeistof M hielden wij steeds even boven 5° C.
De nitrobenzol werd enkele hondersten graden onderkoeld; nadat de
onderkoeling door snel roeren was opgeheven, steeg de temperatuur in
de smeltbuis steeds 0.01 tot 0.02° C. boven de temperatuur, die na onge-
veer 10 minuten bereikt werd en welke dan verder meer of niinder kon-
stant bleef. Was dit het geval, dan namen wij de smeltbuis E uit de huls P
en plaatsten haar direh in smeltend üs. waardoor een grote hoeveelheid
ÏtrpeZt atSt 3 rraiut
waarna he stoihngsproces opnieuw gevolgd werd. Zo W een sefr2
Na de eerste destillatie over was het smeltpunt 5 72—5 74° P
na .n twede 5.73-5.75° C. Gedurende de nacht vlX'dl^itroL^o^^
of n de ontvanger van het destdleerapparaat. óf, naast PA. onder een
geevakueerde klok m een goed gereinigde glazen fles
resp. D./4, en 5.74 C. Deze drie frakties mengden wij met een
grotere hoeveelheid, welker smp. 5.75° ± 0.01 C bedroeo
slotte de beschikking kregen over ruim I L. gezuiv^^^^^
voorraad deden wij yoor ongeveer driekwart gedeelte stollen (bli 5 76°'»
terwijl voortdurend droge waterstof ingeleid werd. De moederloog persVn
WIJ met behulp van een hevel af; de vaste massa werd voor een kleb ge-
deelte gesmolten waarna men ook dit afperste. Nadat van de overgebleven
massa vast nitrobenzol (ongeveer 500 cc.) ± 50 cc. gesmolten L be-
paalden WIJ hiervan het smeltpunt. Dit bleek te zijn: 5.758° ± 0008 C
Dit preparaat bewaarden wij in het donker, in glazen kolfjes van 50 cr '
nadat de vloeistof nog eenmaal gedestilleerd was, ten einde de waterstof
te verwijderen (preparaat A). Deze kolfjes waren zorgvuldig gTreTnl' d
en gedroogd De laatste sporen vocht werden verwijderd dooï de gZ-
kueerde kolfjes op de vrije vlam te verhitten en ze vervolgens in dro^f^
lucht te laten afkoelen. De voorraadflesjes smolten wij dicht, terwijl ze met
een droogbuis. die PA bevatte, verbonden waren. Ze werden onmTd
dellik voor het gebruik geopend.
Na 3 weken kontroleerden wij het smeltpunt; de nitrobenzol begon te
In een voorlopige mededeling is 5.77° C. als smeltpunt opgegeven
Uit is het beginsmeltpunt. Verzadigd met waterstof daalt het tot 5 76° c'
Wanneer, in hetgeen volgt, niet anders Is vermeld, gelden genoemde
smeltpunten voor nitrobenzol. verzadigd met droge ^Lrstof
Uns preparaat B bereidden wij uit zuivere benzol, op dezelfde wijze
waarop Masson een preparaat verkreeg, dat bij 5.84° ± 0.05 C smolt'
P2U5 gedroogde benzol, p.a.. voor molekulairgewlchtsbepallng
fce r28?72^a93r quot;quot;quot;quot;nbsp;35. I0I6 (1932).
-ocr page 23-(Merck), waarin wii zwavelkoolstof en thiopheen niet konden aantonen,
werd in waterstofatmosfeer gefraktionneerd uitgevroren, waarbii wij on-
geveer 500 gr. benzol met smp. 5.47° ± 0.02 C. verkregen, in voldoende
overeenstemming met de waarden in de nieuwere literatuur vermeld:
RicHARDS, CaRVER en ScHUMB — 5.493° C. ± 0.007 — J. Am. Chem.
Soc. 41, 2019 (1919);
Timmermans - 5.50° C. ± 0.05 - J. chim. phys. 23, 747 (1926);
Masson — 5.58° C. ± 0.05 — Nature 128, 726 (1931);
Menzies en Lacoss - 5.49° C. ± 0.02 - J. Phys. Chem. 36, 1967
(1932).
4 Mol. van deze benzol nitreerden wij bij 40—50° C. in 5 uur tijds met
een mengsel van 550 cc. H2SO4 (s.g. 1.84), 210 cc. HNO3 (s.g. 1.5) en
240 cc. water. Nadat de verkregen vloeistof gedurende een half uur op
ongeveer 60° C. was verwarmd, scheidden wij de nitrobenzol af, wasten
deze met verdunde loog en water en droogden vervolgens met CaCU
en PaOs- Op dezelfde wijze werden nog 3 Mol. benzol verwerkt.
De beide verkregen preparaten destilleerden wij eerst afzonderlik over
P2O5, daarna samen achtereenvolgens vier maal over vers P2O5, onder
vermijding van opneming van vocht. Na de eerste destillatie was het smp.
reeds 5.73—5.75° C.. na de vierde 5.75° C., dezelfde als na de derde.
Door gefraktionneerd uitvriezen verkregen wij uit het laatste destillaat
een voorraad, die tussen 5.75 en 5.76° C. smolt. (5.757° ± 0.006 C.).
Nadat deze vloeistof nogmaals gedestilleerd was, brachten wij haar evenals
preparaat A in een aantal voorraadflesjes (Prep. B). Het smeltpunt der
vloeistof in een dezer kolfjes was 5.76° ± 0.01 C. (nauwkeuriger 5.756°
± 0.005 C.). Beginsmeltpunt 5.77° C.
Zowel preparaat A als B waren dinitrothiopheenvrij.
II. De Smeltpunten van Nitrobenzol, in de literatuur vermeld.
Voor het smeltpunt van de door ons op twee verschillende wijzen ver-
kregen zuivere nitrobenzol, hebben wij de waarde 5,76° C. ± 0,01 vast-
gelegd.nbsp;. , , ,
In de literatuur vindt men hiervoor de meest uiteenlopende waarden,
zoals uit het volgende overzicht blijkt:
1.nbsp;Ragult — 5.28° C. — Ann. chim. phys. 2, 66 (1884);
2.nbsp;Ampola en Carlinfante — 3.84° C. — Gazz. chim. ital. 26, 76
(1896);
3.nbsp;Linebarger - 3.6° C. - Am. Chem. J. 18, 437 (1896);
4.nbsp;Friswell - 5° C. - J. Chem. Soc. 71. 1010 (1897);
5.nbsp;Auwers — 6.0° C. — Z. physik. Chem. 30, 300 (1899);
6.nbsp;Hansen — 5.7° C. — Z. physik. Chem. 48, 593 (1904);
-ocr page 24-7.nbsp;Tammann - 5.62-5.72° C. - Kristall, und Schmeken. pag. 227
8.nbsp;] Me^er - 5.sr C. ± 0.02 - 2. physik. Chem. 72, 225 (1910)-
9.nbsp;Tsakalotos en Guye - 8.8° C. - J. chim. phys. 8. 340 (1910 ;
11. Turner en Pollai^ - 5.75° C. - J. Chem. Soc. 105. 1751 (1914)-
fl9T4™nbsp;quot;quot; ~~nbsp;~
13. SWARTS - 5.67° C. ± 0.05 - Ree. trav. chim. 33, 281 (1914)-
o?™~nbsp;~nbsp;^^^^
15.nbsp;SIDGWICK en Ewbank - 5.689° C. - J. Chem. Soc. 125.2268 (1923)-
16.nbsp;Linard — 5.7° C. — Bull. soc. chim. Belg. 34. 363 (1925)-
17.nbsp;Fügte en Leopold — 5.67° C. — Am. J. Science 11 42 (1926^
18.nbsp;Masson - 5.84° C. 0.05 - Nature 128. 726 (1931)
19.nbsp;wolfke en Mazur ^ — 5.5° C. — z. Physik 74. 110 (lb2)-
20.nbsp;Massy. Warren en Wolfenden — 5.77° C 0 02 — t CU.rr.
Soc. 91 (1932);
21.nbsp;Smits en Gerding — 5.85° C.—Z. physik. Chem. (A) 160 231 (1932)-
22.nbsp;Murakami — 5.67° C. — Bull. Chem. Soc. Japan 7. 216 (1932)'
23.nbsp;Newton Friend — 5.3° C. — Nature 129. 471 0932)-
24.nbsp;van Itterbeek - 5.70° C. ± 0.02 - Nature 130. 389 (1932)-
Wis- en Natuurk. Tijdschr. 6. 135 (1932);
25.nbsp;Piekara — 5.66° C. — Nature 130. 93 (1932);
26.nbsp;Braune en Giertz - 5.79° C. - Z. physik. Chem (A) 161. 389
27.nbsp;Wellm — 5.6—5.7° C. — Z. physik. Chem. (B) 19. 113 (1932).
Van deze opgaven verdienen die onder 6. 8. 11, 14. 15. 18. 19. 20 21
24 en 26 genoemd, een korte bespreking, hetzij omdat 'biezonderhéden
omtrent zuivermg, methode van werken of thermometrie medegedeeld
worden, hetzij omdat de smehpunten niet veel van de door ons bepaalde
afwijken.
ad 6. Het preparaat van Hansen was met CaCU gedroogd. Dit is
onvoldoende om een watervrij produkt te krijgen. De mogelike fout in
de thermonietrie. evenals de gebruikte apparatuur ter bepaling van het
smeltpunt is niet vermeld.
ad 8. J. Meyer volgde een onnauwkeurige methode, hetgeen reeds
daaruit blijkt, dat zij bij benzol smeltpunten der frakties leverde, welke
dl 0.05° C. van elkaar verschillen.
Vgl. blz. 42.
-ocr page 25-ad 14 en 15. De onder 14 en 15 genoemde auteurs hebben zeer nauw-
keurige smeltpuntsbepalingen met zorgvuldig gezuiverd materiaal ver-
Roberts en Bury schatten de nauwkeurigheid van hun cijfer op 0.01° C.
SiDGWiCK en Ewbank vermelden die niet. Als standaardtemperatuur
gebruikten zij allen het smeltpunt van zuiver benzol. 5.493° C. Het is
niet zeker, dat de door hen gezuiverde benzol inderdaad dit smeltpunt
vertoonde, aangezien de door hen vermelde smeltpunten van nitrobenzol
beslist te laag zijn.nbsp;..
ad 18. De door Massqn vermelde waarde is hoogstwaarschijnlik te
hoog, wanneer we bedenken, dat het door hem voor benzol gevonden
smeltpunt, 5.58° C. ± 0.05, bijna 0.1° hoger is dan dat, hetwelk Richards
zeer nauwkeurig op 5.493° C. ± 0.007 heeft bepaald. Masson is overigens
de enige van de genoemde auteurs, die het smeltpunt in waterstofstroom
heeft onderzocht.nbsp;i • i j •
ad 19. De door WoLFKE en Mazur gegeven waarde is te laag; droging
met GiClg is onvoldoende.nbsp;• i • i i
ad 21. Smits en Gerding vermelden noch de nauwkeurigheid hunner
metingen, noch biezonderheden over de gebruikte apparatuur,
ad 26. Braune en Gierz doen dit evenmin.
ad 24. Het door van Itterbeek gebruikte preparaat was afkomstig
van het „Bureau International d'Etalons physico-chimiquesquot; te Brussel
en niet verder gezuiverd.
ad 11 en 20. De meest betrouwbare waarden voor het smeltpunt
van nitrobenzol zijn die van Turner en PoLLARD (5.75° C.) en die van
Massy c.s. (5.77° C. ± 0.02). Zij allen hebben hun preparaat uit handels-
nitrobenzol gezuiverd. Speciaal Turner en PoLLARD hebben hieraan grote
zorg besteed. Deze delen echter niets mede over de nauwkeurigheid,
met welke de bedoelde temperatuur is gemeten. De vermelde waarde is
het hoogste waargenomen smeltpunt, bepaald in een apparaat volgens
Beckmann van het gesloten type, voorzien van een elektromagnetiese
roerder, van een herhaaldelik uitgevroren en over P2O5 gedestilleerd
preparaat van Kahlbaum.
Massy c.s. destilleerden een „zuiverquot; handelspreparaat twee maal over
P2O5 bij 100° C. Het smeltpunt Is gemeten met een gekorrigeerde normaal-
thermometer.
Daar de waarden, door Turner en PoLLARD en die door Massy c.s.
vermeld, goed met de onze overeenstemmen, is het te betreuren, dat zij
niet ook hun materiaal op verschillende wijze hebben bereid. Hun cijfers
zouden dan grotere betrouwbaarheid hebben verkregen.
') Richakds c. s. J. Am. Chem. Soc. 41, 2019 (1919).
-ocr page 26-Metingen der Dichtheid.
I. Apparatuur en Methodiek-
Voor de dichtheidsmetingen maakten wij gebruik van twee dilatometers
volgens Andreae
Deze hebben boven de Pyknometers van Sprengel—Ostwald—Eyk
man ) het voordeel dat men met één vloeistofvulling een groot aantal
metmgen bij verschillende temperaturen (ook bij zulke beneden die der
omgeving) kan verrichten. De inwendige diameter van de kapillair
(hig. 1) moet men zodanig kiezen, dat het vullen vlot kan verlopen, maar
de nauwkeurigheid der metingen niet te klein wordt.
Het volume van de bollen van onze dilatometers was ongeveer 35 cc
de inwendige diameter der kapillairen 2 mm. en hun lengte 10 cm Zij
waren verdeeld m millimeters, zodat het mogelik was nog 1/|0 millimeter
te schatten Bij deze afmetingen veroorzaakt een afleesfout van O 1 mm
een verschil in de dichtheid (van nitrobenzol) van één eenheid in de vijfde
decimaal zoals een eenvoudige berekening doet zien. Wanneer men voor
m fwia7 quot;/t^^^lj'g^'^^ëffi^ënt van nitrobenzol de waarde van Tyrer «)
• Tr ï'^ aanneemt, vindt men voor de stijging der vloeistof
m de kapiüair per graad temperatuurverhoging ongeveer 7.5 mm., zodat
men, daar de kapillair 10 cm. lang is, over een trajekt van ruim 10 graden C
lieten met eenzelfde vulling aan nitrobenzol.
Elke dilatometer was tijdens de metingen gesloten met een zorgvuldig
mgesleiDen glazen stop T (Fig. 1), terwijl bij het vullen een eveneens
goed sluitende glazen stop D werd gebruikt, van twee kranen voorzien
') Z. physit. Chem. 82, 109 (1913).
=) Ree. trav. chim. 13. 13 (1897).
') J. Chem. Soc. 105, 2534 (1914).
De metingen der dichtheid voerden wij uit in een thermostaat, welke
wij, om zoveel mogelik onafhankelik te zijn van schommelmgen m de
temperatuur der omgeving, met een wollen deken bekleedden. Bij 20° C.
hielden wij de temperatuur konstant met behulp van een thermoregu-
lator volgens Wl. OsTWALD, van ongeveer 300 cc. inhoud, gevuld met
tetrachloorethaan. Tijdens de metingen tussen 20° C. en ongeveer 14° C.
voerden wij door een koelspiraal, die zich naast een roerder in de thermo-
staat bevond, leidingwater, terwijl bij lagere temperatuur, deze met behulp
van kleine stukjes ijs en ijswater uit de hand werd geregeld. De tempera-
tuur van de thermostaat bepaalden wij, onder inachtneming van de nodip
korrekties, met behulp van een normaal thermometer (verdeeld in
1/10 graden), die door de Physikalisch-Technische Reichsanstalt te
Charlottenburg was onderzocht en waarvan wij van tijd tot tijd het
ijspunt kontroleerden. De temperatuurschommelingen van het water in
de thermostaat werden afgelezen op een thermometer volgens Beckmann
(verdeeld in 1/100 graden); deze bedroegen tijdens een meting zelden
meer dan 0.01°.
De dilatometers waren omgeven door een rooster van metaalgaas,
om te beletten, dat stukjes ijs tegen de instrumenten zouden stoten.
De wegingen voerden wij uit op een balans van BuNGE met splegelaf-
lezing, met behulp van gewichten, die volgens Th. W. Richards waren
gekontroleerd. De gewichten waren herleid op het luchtledig, waarbij
werd gebruik gemaakt van Tabel 14 in Landolt—Börnstein's Physika-
lisch-Chemische Tabellen
B. Het Vullen van de Dilatometer.
Aleer tot vullen van de dilatometer werd overgegaan, reinigden wij hem
achtereenvolgens met alkaliese loog, gekoncentreerd zuiver salpeterzuur,
water en gedestilleerd water en droogden hem daarna met alkohol en
ether. Hij werd gesloten met de glazen stop D, (Flg. 1), met twee kranen,
waarvan de een verbonden werd met een droogbuis, met fosforpentoxyd
gevuld en de andere met een Cenco-Hyvac pomp. Tussen deze kraan en
de pomp schakelden wij een wasfles met gekoncentreerd zwavelzuur,
alsmede een lege fles, welke laatste moest verhinderen, dat spatjes zwavel-
zuur in de dilatometer zouden geraken. Door afwisselend sluiten en leeg-
zuigen, verwijderden wij aldus de ether en vulden daarna de dilatometer
met droge lucht. Dit proces werd herhaald tot het gewicht van de dilato-
meter, met gesloten stop T gewogen, konstant bleek.
') Z. physik. Chem. 33, 605 (1900).
') Tabellen I. 5e druk. 1923, pag. 49.
Het vullen met nitrobenzol geschiedde als volgt (Fig. 1):
CLnbsp;II
u | ||
1 | ||
A
/
Nadat de dilatometer, op de wijze, zoals in Fig. 1 is voorgesteld, met
een voorraadkolfje M, met nitrobenzol gevuld, was verbonden, werd
kraan H gesloten en het instrument geëvakueerd. Vervolgens sloten wij
kraan G en openden H. De lucht, die door de droogbuis R, met P2O5
gevuld, nu in het toestel stroomde, perste de nitrobenzol door buis L en
F in de dilatometer. Bij K passeerde de vloeistof een wattenpropje, het-
welk diende, om eventuele stofjes tegen te houden. Was het instrument
gevuld, dan sloten wij de kranen G en H.
Wi] brachten de gevulde dilatometer in de thermostaat en wachtten
tot ongeveer het temperatuurevenwicht bereikt was; dan werd het bo-
venste reservoir van binnen zo snel mogellk met behulp van een doekje
gedroogd, terwijl het mstrument zich buiten de thermostaat bevond en
na terugbrengen daarin de vloeistof met behulp van een kapillair op het
verlangde niveau gebracht en de dilatometer met de glazen stop T gesloten.
\
C. Het Ijken van de Dilatometer.
Om het volume van de vloeistof in de dilatometer bij willekeurige stan-
den der vloeistof in de kapillair en bij willekeurige temperaturen te kunnen
berekenen, ijkten wij onze apparaten met uitgekookt, gedestilleerd water,
zowel bij 20° C. als bij verschillende temperaturen tussen 0° en 20° C.
Voor dilatometer 1 zij de methode uitvoeriger beschreven:
Nadat het instrument, gevuld met water en gesloten met zijn stop,
ongeveer 15 minuten in de thermostaat op 20.00° C. had gehangen, werd
met behulp van een loupe, die ons in staat stelde nog 0.1 mm. af te lezen,
de stand der vloeistof in de kapillair bepaald. Een volgende aflezing,
steeds 10 minuten later verricht, verschilde ten hoogste 0.1 mm. met de
vorige. Nu werd de dilatometer zorgvuldig afgedroogd en nadat hij een
half uur in de balanskast had gestaan, gewogen. Kontrolebepalingen had-
den ons tevoren overtuigd, dat gewichtsvermindering, zelfs na een ver-
blijf van twee uur in de balanskast, niet plaats had.
Na het wegen brachten wij de dilatometer opnieuw in de thermostaat
en verwijderden met een kapillair een weinig water. Na 15 minuten lazen
wij de nieuwe stand af. Op deze wijze bepaalden wij het gewicht van de
ijkvloeistof in dilatometer 1 bij 20.00° C. en bij 21 verschillende standen
in de kapillair tussen O en 100 mm. Uit deze gewichten, op het luchtledig
gekorrigeerd, berekenden wij door vermenigvuldiging met de faktor
1.001773 — het volume van 1 gram water van 20.00° C. — het volume
van de dilatometer bij de waargenomen standen der vloeistof.
De uitkomsten zijn verenigd in Tabel 1, waar in de eerste kolom de
aflezingen op de kapillair, in de twede de gewichten van het water, geredu-
ceerd op het ledig, en in de derde de aldus gevonden volumina zijn ver-
meld.
Met behulp van de methode der kleinste kwadraten is uit de cijfers in
de eerste en derde kolom de volgende vergelijking afgeleid:
(VO20.00» ^ 36.1497 0.0029374x 0.05l838x^... (1),
waarin (VJao.oo' het volume in cc. van de dilatometer 1, tot de bij-
behorende standen gevuld bij 20.00° C. en x de hoogte in mm. der
vloeistof in de kapillair, voorstelt.
In hoever deze interpolatieformule de waarnemingen beschrijft, zien
wij uit de cijfers in de laatste kolom van Tabel 1, die de verschillen aan-
geven tussen de gevonden en de berekende volumina.
Op dezelfde wijze werd het volume der vloeistof in de dilatometer
bij een zestal temperaturen tussen 0° C. en 20° C. bepaald, waarbij bij
elke temperatuur de vloeistof op twee of drie verschillende punten van
') Landolt—BöRNSTEIN, Physikalisch-Chemische Tabellen I, 5e druk. 1923, pag. 74.
-ocr page 30-TABEL 1.
Volume van Dilatometer 1 bij verschillende aflezingen
op de kapillair bij 20.00° C.
Aflezingen |
Gewicht in |
Volume in cc. |
Volume in cc. |
Volume |
96.3 |
36.3858 |
36.4503 |
36.4496 |
7 |
94.4 |
36.3783 |
36.4428 |
36.4433 |
- 5 |
88.4 |
36.3590 |
36.4235 |
36.4237 |
- 2 |
86.7 |
36.3537 |
36.4182 |
36.4182 |
± 0 |
79.4 |
36.3301 |
36.3945 |
36.3944 |
1 |
75.7 |
36.3185 |
36.3829 |
36.3826 |
3 |
74.0 |
36.3129 |
36.3773 |
36.3771 |
2 |
66.0 |
36.2870 |
36.3513 |
36.3516 |
— 3 |
63.8 |
36.2800 |
36.3443 |
36.3445 |
— 2 |
54.0 |
36.2491 |
36.3134 |
36.3136 |
— 2 |
47.0 |
36.2279 |
36.2921 |
36.2918 |
3 |
39.7 |
36.2047 |
36.2690 |
36.2691 |
— 1 |
38.4 |
36.2007 |
36.2649 |
36.2652 |
— 3 |
34.1 |
36.1875 |
36.2517 |
36.2519 |
— 2 |
28.0 |
36.1698 |
36.2339 |
36.2334 |
5 |
26.8 |
36.1657 |
36.2298 |
36.2297 |
-h 1 |
25.0 |
36.1606 |
36.2247 |
36.2242 |
5 |
16.0 |
36.1334 |
36.1975 |
36.1971 |
4 |
15.2 |
36.1311 |
36.1951 |
36.1947 |
4 |
6.8 |
36.1057 |
36.1696 |
36.1697 |
— I |
3.1 |
36.0941 |
36.1581 |
36.1588 |
- 7 |
de kapillair werd gebracht. De uitkomsten zijn in Tabel 2 samengevat,
in de eerste, twede en derde kolom.
Met behulp van vergelijking (1) berekenden wij het volume van de
dilatometer bij 20.00° C. zowel gevuld tot de verdelingen op de kapillair,
in Kolom 2 vermeld, als tot deelstreep 50. In de onderstelling, dat de
volumeverandering van de kleine hoeveelheid vloeistof tussen de deel-
strepen O en 50, resp. 100 en 50 bij een temperatuurverschil van 20° C.
mag worden verwaarloosd, kan dan het volume van de dilatometer, tot
deelstreep 50 gevuld, bij de temperaturen uit Kolom 1, Tabel I, gevonden
worden.
TABEL 2.
Volume van Dilatometer 1 bij verschillende aflezingen op de
kapillair en bij verschillende temperaturen.
Temp. |
Aflezingen |
Vol. Vt (gev.) |
Vol.V^o |
VoLVf |
Vol. Vt |
Vol. Vt (gev.-ber.) |
20.00 |
_ |
_ |
36.3011 |
36.3011 |
_ |
, |
16.85 |
84.0 |
36.4062 |
36.2980 |
— |
36.4058 |
4 |
— |
49.8 |
36.2958 |
36.2964 |
36.2972 |
36.2968 |
- 10 |
— |
4.3 |
36.1584 |
36.2972 |
— |
36.1587 |
— 3 |
13.95 |
92.3 |
36.4296 |
36.2943 |
— |
36.4300 |
— 4 |
— |
45.9 |
36.2819 |
36.2947 |
36.2944 |
36.2819 |
± 0 |
— |
3.0 |
36.1517 |
36.2943 |
— |
36.1521 |
— 4 |
11.94 |
79.3 |
36.3861 |
36.2931 |
— |
36.3857 |
4 |
— |
50.6 |
36.2948 |
36.2929 |
36.2929 |
36.2946 |
2 |
— |
6.8 |
36.1614 |
36.2928 |
— |
36.1613 |
1 |
9.93 |
69.3 |
36.3514 |
36.2904 |
— |
36.3518 |
— 4 |
— |
38.9 |
36.2564 |
36.2908 |
36.2905 |
36.2564 |
± 0 |
— |
6.5 |
36.1581 |
36.2904 |
— |
36.1585 |
- 4 |
7.94 |
59.8 |
36.3194 |
36.2886 |
— |
36.3197 |
- 3 |
— |
32.6 |
36.2353 |
36.2890 |
36.2887 |
36.2351 |
2 |
— |
5.4 |
36.1531 |
36.2886 |
— |
36.1534 |
- 3 |
5.95 |
53.7 |
36.2986 |
36.2869 |
— |
36.2986 |
± 0 |
— |
18.2 |
36.1905 |
36.2878 |
36.2871 |
36.1897 |
8 |
— |
3.4 |
36.1454 |
36.2867 |
— |
36.1456 |
- 2 |
4.15 |
47.6 |
36.2782 |
36.2856 |
— ■ |
36.2778 |
4 |
— |
1.7 |
36.1389 |
36.2853 |
36.2855 |
36.1388 |
1 |
Zoals we later zullen zien, is deze onderstelling gerechtvaardigd.
Een enkel voorbeeld moge de berekening verduideliken.
Bij 16.85° C. en deelstreep 84.0 bedraagt het volume van de dilato-
meter volgens Kolom 3, Tabel 2:
36.4062 cc.
Bij 20.00° C. en deelstreep 84.0 is het volume volgens vergelijking (1):
36.4093 cc.
en bij deelstreep 50:
36.3011
cc.
-ocr page 32-Het volume van de vloeistof tussen deelstreep 84.0 en 50.0 bedraagt
dan bij 20.00° C.
0.1082 cc.
Volgens onze onderstelling is dit bij 16.85° ook
0.1082 cc.
Voor het volume van de dilatometer bij 16.85° C. en deelstreep 50 vin-
den vv^ij dan 36.2980 cc., welke waarde in Kolom 4, Tabel 2, is vermeld.
De gemiddelde waarden voor de zo gevonden volumina bij verschil-
lende temperaturen zijn vermeld in Kolom 5 van Tabel 2.
Uit de cijfers in de eerste en vijfde Kolom van Tabel 2 berekenen wij
met behulp van de methode der kleinste kwadraten een interpolatie-
formule van de volgende vorm:
(VO^P 36.3006 - 0.00097 (20 -- t) .............. (Ia)
waarin (V))t° het volume in cc. van de dilatometer 1, tot de deelstreep
50 bij t° C. gevuld, en t de temperatuur in C.° voorstelt.
In hoever deze berekende volumina overeenstemmen met de indirekt
gevondene, blijkt uit Tabel 3, laatste Kolom.
TABEL 3.
Volume van Dllatometer 1 tot deelstreep 50 gevuld,
bij verschillende temperaturen.
Temp. in C.° |
Vol. (ind. gev.) |
Vol. (ber.) |
Vol. (gev.—ber.) |
20.00 |
36.3011 |
36.3006 |
5 |
16.85 |
36.2972 |
36.2975 |
- 3 |
13.95 |
36.2944 |
36.2947 |
- 3 |
11.94 |
36.2929 |
36.2927 |
2 |
9.93 |
36.2905 |
36.2908 |
— 3 |
7.94 |
36.2887 |
36.2889 |
— 2 |
5.95 |
36.2871 |
36.2869 |
2 |
4.15 |
36.2855 |
63.2854 |
1 |
Met behulp van vergelijking (1) en (I a) kunnen wij bij elke temperatuur
en bij elke willekeurige aflezing op de kaplllair het bijbehorende volume
van de dllatometer berekenen.
Wanneer men b.v. dit volume bij 7.94° C. en deelstreep 32.6 wil weten,
verloopt de berekening als volgt:
Het volume bedraagt bij 7.94° C. en deelstreep 50.0 volgens vergelijking
(la): 36.2889 cc. en tot deelstreep 32.6 volgens vergelijking (1): 36.2889—
0.0029374 (50.0—32.6) — O.O5I838 (50.0^ — 32.6'0 = 36.2351 cc., welke
waarde goed overeenstemt met de gevonden waarde 36.2353 uit Kolom
3 van Tabel 2.
De op deze wijze berekende volumina zijn vermeld in Kolom 6. Tabel 2.
De verschillen met de gevonden waarden in Kolom 3 gegeven, vindt men
in Kolom 7.
De fout. die bij deze wijze van berekening is gemaakt ten gevolge van
de op pag. 26 uitgesproken onderstelling, kunnen wij als volgt berekenen:
Het volume van de dilatometer tussen de deelstrepen O en 50. resp.
100 en 50. bedraagt bij 20° C. volgens (1) 0.1514 cc., resp. 0.1612 cc.
Is het instrument tot deelstreep 50 gevuld, dan is zijn volume bij 20° C.
volgens (2) 36.3006 cc. en bij 0° C.: 36.2812 cc. De volumevermindering
bij afkoeling van 20° C. op 0° C. is 0.0194 cc. op een totaal volume van
36.3006 cc. Ten gevolge van onze onderstelling maken wij dan een fout
van
^ X 0.0:94 cc. = 0.00009 cc.
welke wij mogen verwaarlozen.
Op dezelfde wijze, als voor dilatometer 1 de beide vergelijkingen (1)
en (la) zijn verkregen, zijn voor dilatometer 2 de volgende interpolatie-
formules uit de waarnemingen afgeleid:
(V2)2o.oo» = 34.6506 0.0033596 x 0.0^369 x^ ...... (2)
en
(Vs)^» = 34.8197 - 0.00090 (20 - t) ............... (2a).
waarin de letters de betekenis hebben, die op pag. 28 is vermeld.
De met behulp van deze twee vergelijkingen berekende volumina, bij
verschillende aflezingen op de kapillair en bij de verschillende waarge-
nomen temperaturen, zijn vermeld in Kolom 4. Tabel 4. De verschillen
met de gevonden waarden in Kolom 3 aangegeven, vindt men in Kolom 5.
TABEL 4.
Volume van Dilatometer 2 bij verschillende aflezingen op
de kapillair en bij verschillende temperaturen.
Temp. in C.° |
Aflezingen |
Vo!. Vt (gev.) |
Vol. Vt (ber.) |
Vol. Vt |
20.00 |
79.6 |
34.9205 |
34.9203 |
2 |
— |
28.2 |
34.7456 |
34.7456 |
± 0 |
16.95 |
60.3 |
34.8518 |
34.8520 |
— 2 |
— |
22.0 |
34.7219 |
34.7221 |
- 2 |
13.94 |
64.0 |
34.8623 |
34.8618 |
5 |
— |
18.1 |
34.7058 |
34.7062 |
- 4 |
ll.94 |
62.0 |
34.8539 |
34.8533 |
6 |
— |
16.0 |
34.6969 |
34.6975 |
— 6 |
9.93 |
60.5 |
34.8458 |
34.8463 |
- 5 |
— |
14.5 |
34.6909 |
34.6905 |
4 |
7.94 |
59.6 |
34.8417 |
34.8414 |
3 |
— |
13.6 |
34.6848 |
34.6856 |
— 8 |
5.94 |
59.1 |
34.8382 |
34.8379 |
3 |
— |
13.2 |
34.6824 |
34.6826 |
- 2 |
3.95 |
59.5 |
34.8375 |
34.8374 |
1 |
— |
13.5 |
34.6816 |
34.6817 |
— 1 |
D. Uitvoering van een reeks Metingen der Dichtheid.
Nadat de dilatometer op de wijze, als op blz. 23 werd vermeld, was ge-
reinigd en gedroogd, brachten wij hem in de balanskast en bepaalden
een half uur later zijn gewicht, nadat hij met zijn glazen stop was gesloten.
Daarna brachten wij, op de wijze, als op blz. 24 is vermeld, het nitrobenzol
uit een der voorraadflesjes in het toestel en plaatsten deze in de thermostaat.
Was het temperatuurevenwicht bereikt en de stand van de vloeistof af-
gelezen, dan verwijderde men de dilatometer uit het bad, droogde hem
zorgvuldig af, nadat hij ongeveer op kamertemperatuur was gekomen
en plaatste hem weer in de balanskast. Ook hier werd een gewichtsver-
andering, zelfs na een verblijf van 2 uur niet gekonstateerd.
Vervolgens verlaagden wij de temperatuur van de thermostaat onge-
veer 1° C. en lazen de stand van de nitrobenzol in de kapillair opnieuw
af, nadat wij de dilatometer in het bad hadden teruggebracht. Op
deze wijze kon over een temperatuurinterval van ongeveer 10 graden
gemeten worden met dezelfde hoeveelheid vloeistof.
Steeds werd begonnen met de metingen beneden 10° C., omdat hierna
slechts nodig was een weinig nitrobenzol met behulp van een kapillair
uit de dilatometer te verwijderen, wilde men bij de temperaturen tussen
10° en 20° C. meten. De gewichten van de nitrobenzol werden steeds op
het luchtledig herleid. Met behulp van de vergelijkingen (1) en (la) voor
dilatometer 1, (2) en (2a) voor dilatometer 2, berekenden wij het volume
van de dilatometer bij elke waargenomen stand in de kapillair en bij elke
temperatuur, waarna direkt de dichtheid van de nitrobenzol bij de gemeten
temperaturen, t.o.v. water van 4° C, kon worden gevonden.
Na afloop van een reeks metingen tussen 0° en 20° C. werd de vloeistof
uit de dilatometer in een smeltpuntsapparaat volgens Beckmann over-
geperst, met behulp van de apparatuur in Fig. 2 afgebeeld.
De glazen stop van de dilatometer was vervangen door een kurk D,
waarin een tweemaal omgebogen glazen hevel L stak, waarvan het ene
einde vernauwd was, opdat hij door de kapillair B van de dilatometer ge-
bracht kon worden. Door deze hevel persten wij de nitrobenzol in de
smeltbuis E, d. m. v. droge lucht, welke te voren de met P2O5 gevulde
buis R passeerde.
Deze binnenhuis E droogden wij tevoren met alkohol en ether, daarna
werd de zijtubus met een kurk gesloten en deze buis boven de vlam van
een BuNSEN-brander flink verhit, om de waterdamp zoveel mogelik te
verwijderen.
Gedurende het afkoelen van deze buis leidden wij tot op de bodem
waterstof, die achtereenvolgens twee wasflessen met gekoncentreerd zwa-
velzuur en een droogtoren met P2O5 op glaswol passeerde; gedurende de
meting leidden wij waterstof in, tot even boven de oppervlakte der
vloeistof in E.
Wanneer de nitrobenzol in het smeltpuntsapparaat voldoende gekoeld
was, vervingen wij de hevel door de normaal beckmann-thermometer
en bepaalden op de reeds boven beschreven wijze het smeltpunt in water-
stofatmosfeer.
Na elke definitieve reeks metingen der dichtheid herhaalden wij deze
kontrole van het smeltpunt. Dit bleek steeds 5.76° C. db 0.01 te zijn.
(verzadigd met droge waterstof).
II. Definitieve Metingen der Dichtheid.
A. Zuiver Nitrobenzol.
Zowel van preparaat A, uit nitrobenzol gezuiverd, als van preparaat B,
uit benzol bereid, bepaalden wij een reeks dichtheden bij verschillende
temperaturen tussen 1 en 20° C., in beide dilatometers 1 en 2. De resul-
taten zijn samengevat in Tabel 5.
Hierbij merken wij het volgende op: tijdens de metingen, bij tempera-
turen, lager dan 5.94° C. verricht, was de nitrobenzol onderkoeld. Een
troebeling in deze onderkoelde vloeistof werd niet waargenomen, was
trouwens ook niet te verwachten.
De beide waarden voor de dichtheid van preparaat B bij 2.95° C. in
Kolom 3 en 5 vermeld, zijn verkregen bij metingen met dezelfde vulling
met eenzelfde hoeveelheid nitrobenzol, waarbij de aflezingen op de kapil-
lair op verschillende tijden geheel onafhankelik van elkaar geschiedden;
die bij 9.43° C. in Kolom 2 vermeld, zijn de resultaten van twee waar-
nemingen met eenzelfde vulling, doch met verschillende hoeveelheden
nitrobenzol.
TABEL 5.
Dichtheid van Nitrobenzol tusschen 1 en 20 C.quot;^
D],
Temp.
in C.°
met Dilatometer 2
met Dilatometer I
(gemiddeld)
Prep. B
Prep. A
Prep. B
Prep. A
.22076
.22017 f
.22018 ^
.21919
.21868
.21818
.21721
.21671
.21621
.21522
.21475
.21425
1.21331
1.21276
1.21177
1.21079
1.20979
1.20881
1.20781
1.20681
1.20583
1.20336
1.21326
1.21279 ,
1.21229
1.21179
1.21078
1.20978
1.20878
1.20778
1.20689
1.22175
1.22077
1.22019
1.21959
1.21920
1.21840
1.21819
1.21769
1.21721
1.21721
1.36
2.35
^ 2.95
i 2.95
3.54
^ 3.94
i 3.95
4.44
4.75
^ 4.94
^ 4.95
5.45
^ 5.94
/ 5.95
6.43
\ 6.93
} 6.94
7.44
^ 7.93
) 7.94
^ 8.43
} 8.44
8.93
( 9.42
] 9.43
( 9.43
9.93
^ iO.42
/ 10.43
10.92
^ 11.42
} 11.43
^ 12.43
I 12.44
^ 13.43
^ 13.44
14.44
^ 15.44
( 15.45
16.35
^ 16.44
j 16.45
17.45
19.96
1.21920
1.21820
1.21723
1.21624
1.21526
1.21427
1.21621
I.2I571
1.21522
1.21472
1.21375
1.21375
1.21374
1.21325
1.21278
1.21179
1.21078
1.20977
1.20875
1.20777
1.20678
1.20580
1.22074
1.22015 f
1.22014 ^
1.21919
1.21870
1.21821
1.21723
1.21672
1.21624
1.21525
1.21475
1.21427
1.21375
1.21327
1.21276
1.21227
1.21178
1.21078
1.20979
1.20881
1.20781
1.20691
1.22175
1.22076
1.22017
1.21959
1.21919nbsp;f
1.21920nbsp;S
1.21869
1.21840
1.21820 I
1.21819 S
1.21769
1.21722 i
1.21721 S
1.21672
1.21623 I
1.21623 S
1.21571
1.21524 I
1.21522 S
1.21475 I
1.21472 ^
1.21426
1.21375 )
1.21375
1.21327
1.21277nbsp;^
1.21278nbsp;^
1.21228
1.21179 /
1.21178 ^
1.21078nbsp;^
1.21079nbsp;^
1.20979nbsp;i
1.20978nbsp;^
1.20879
1.20779nbsp;I
1.20781nbsp;^
1.20690
1.20678nbsp;^
1.20681nbsp;^
1.20582
1.20336
TABEL 6.
Specifiek Volume van Nitrobenzol tussehen 1 en 20 C^
Temp. |
Spec. Vol. v |
Spec. Vol. v |
v |
In C.° |
(gev.) |
(ber.) |
(gev.—ber.) X 10= |
1.36 |
0.81850 |
0.81850 |
± 0 |
2.35 |
0.81916 |
0.81916 |
± 0 |
2.95 |
0.81956 |
0.81955 |
1 |
3.54 |
0.81995 |
0.81995 |
Ib 0 |
3.94 |
0.82022 |
0.82021 |
1 |
3.95 |
0.82021 |
0.82022 |
— 1 |
4.44 |
0.82055 |
0.82055 |
± 0 |
4.75 |
0.82075 |
0.82076 |
— 1 |
4.94 |
0.82088 |
0.82088 |
± 0 |
4.95 |
0.82089 |
0.82089 |
± 0 |
5.45 |
0.82123 |
0.82122 |
I |
5.94 |
0.82154 |
0.82155 |
— 1 |
5.95 |
0.82155 |
0.82156 |
— I |
6.43 |
0.82188 |
0.82188 |
± 0 |
6.93 |
0.82222 |
0.82221 |
1 |
6.94 |
0.82221 |
0.82222 |
— 1 |
7.44 |
0.82256 |
0.82256 |
± 0 |
7.93 |
0.82288 |
0.82288 |
± 0 |
7.94 |
0.82290 |
0.82289 |
I |
8.43 |
0.82321 |
0.82322 |
— I |
8.44 |
0.82323 |
0.82323 |
± 0 |
8.93 |
0.82354 |
0.82356 |
- 2 |
9.42 |
0.82389 |
0.82388 |
1 |
9.43 |
0.82389 |
0.82389 |
± 0 |
9.93 |
0.82422 |
0.82423 |
- 1 |
10.42 |
0.82456 |
0.82456 |
± 0 |
10.43 |
0.82455 |
0.82456 |
— I |
10.92 |
0.82489 |
0.82489 |
± 0 |
11.42 |
0.82523 |
0.82523 |
± 0 |
11.43 |
0.82523 |
0.82524 |
— 1 |
12.43 |
0.82591 |
0.82590 |
1 |
12.44 |
0.82591 |
0.82590 |
1 |
13.43 |
0.82659 |
0.82659 |
± 0 |
13.44 |
0.82660 |
0.82660 |
± 0 |
14.44 |
0.82727 |
0.82727 |
± 0 |
15.44 |
0.82796 |
0.82795 |
1 |
15.45 |
0.82794 |
0.82796 |
— 2 |
16.35 |
0.82857 |
0.82857 |
d= 0 |
16.44 |
0.82865 |
0.82863 |
2 |
16.45 |
0.82863 |
0.82864 |
— 1 |
17.45 |
0.82931 |
0.82931 |
± 0 |
19.96 |
0.83101 |
0.83102 |
- 1 |
De laatste Kolom van Tabel 5 bevat de gemiddelde waarden der dicht-
heden van zuiver nitrobenzol, bij de verschillende temperaturen in
Kolom 1 vermeld. De waarden, behorende bij temperaturen, welke
slechts 0.01° C. verschillen, zijn, evenals die temperaturen zelf, met een
akkolade samengevat, waardoor het overzicht aan duidelikheid wint.
Zoals men ziet, bedragen de onderlinge afwijkingen der onafhankelik
van elkaar bij eenzelfde temperatuur uitgevoerde bepalingen, slechts
enkele eenheden der vijfde decimaal.
De reciproke waarden der dichtheden — de specifieke volumina —
bij de waargenomen temperaturen vindt men aangegeven in Kolom 2
van Tabel 6.
Uit deze cijfers is met behulp van de methode der kleinste kwadraten
de volgende interpolatieformule afgeleid:^)
V. = 0.81759^ O.O36634 t O.Oo48 t'^.............. (3),
waarin Vt het specifiek volume van zuiver nitrobenzol bij t° en t de tem-
peratuur in C°. voorstelt.
Dat deze vergelijking de waarnemingen uitstekend beschrijft, zien we
in Kolom 4 van Tabel 6, die de verschillen aangeeft tussen de gevonden
en de berekende specifieke volumina.
Een knik in de specifiek volume- (dus ook dichtheids-) temperatuur-
kromme. zoals M. WoLnlt;e en J. Mazur gevonden hebben, treedt niet op.
B. Waterhoudend Nitrobenzol.
Daar de smeltpunten van onze zuivere nitrobenzolpreparaten — 5.76° C.
— hoger waren dan die van het nitrobenzol, waarmee WoLFKE en Mazur
hun metingen der dichtheid hebben uitgevoerd — 5.5° C. —, voegden
wij, in de onderstelling, dat hun preparaat niet watervrij is geweest,
aan ons zuiver nitrobenzol water toe, tot het smeltpunt gedaald was tot
ongeveer 5.58° C., gemeten in (vochtige) lucht.
Met dit preparaat vulden wij één onzer dilatometers op de reeds be-
schreven wijze. Na afloop van een reeks metingen werd het smeltpunt
van de nitrobenzol opnieuw gemeten; dit was afgenomen tot 5.51° C.,
gemeten in (vochtige) lucht.
Ook dit preparaat bleef bij onderkoeling volkomen helder.
De uitkomsten der metingen zijn opgenomen in Tabel 7.
Kolom 4 bevat de met vergelijking (3) berekende specifieke volumina
van dit waterhoudende preparaat.
1) Het cijfer » in de eerste term na het = teken heeft geen andere betekenis dan die van een afrondingscijfer
bij de berekening van Vj.
Z. Physik. 74. 110 (1932).
') Nature 127, 893 (1931).
TABEL 7.
Dichtheid, resp. Specifiek Volume van waterhoudend Nitrobenzol
met smeltpunt ± 5.55° C. tusschen 4 en 17° C.
(4),
Temp. |
D^: gev. |
Spec. Vol. v |
Spec. Vol. v |
(gev. - X |
'ber.) |
Spec. Vol. v |
v (gev. - ber.) |
3.95 |
1.21893 |
0.82039 |
0.82022 |
|
17 |
0.82041 |
- 2 |
4.94 |
1.21794 |
0.82106 |
0.82088 |
|
18 |
0.82107 |
— 1 |
5.94 |
1.21693 |
0.82174 |
0.82155 |
|
19 |
0.82174 |
± 0 |
6.94 |
1.21594 |
0.82241 |
0.82222 |
|
19 |
0.82241 |
± 0 |
7.94 |
1.21495 |
0.82308 |
0.82289 |
|
19 |
0.82308 |
± 0 |
8.43 |
1.21447 |
0.82340 |
0.82322 |
|
18 |
0.82341 |
— 1 |
8.93 |
1.21398 |
0.82374 |
0.82356 |
|
18 |
0.82375 |
— 1 |
9.43 |
1.21349 |
0.82407 |
0.82389 |
|
18 |
0.82408 |
— 1 |
9.93 |
1.12300 |
0.82440 |
0.82423 |
|
17 |
0.82442 |
— 2 |
11.43 |
1.21150 |
0.82542 |
0.82524 |
|
18 |
0.82543 |
— 1 |
12.44 |
1.21047 |
0.82613 |
0.82592 |
|
19 |
0.82611 |
2 |
13.44 |
1.20950 |
0.82679 |
0.82660 |
|
19 |
0.82679 |
± 0 |
14.45 |
1.20849 |
0.82748 |
0.82729 |
|
19 |
0.82748 |
± 0 |
15.45 |
1.20751 |
0.82815 |
0.82796 |
|
19 |
0.82815 |
± 0 |
16.45 |
1.20651 |
0.82884 |
0.82864 |
|
20 |
0.82883 |
1 |
16.94 |
1.20603 |
0.82917 |
0.82897 |
|
20 |
0.82916 |
1 |
In Kolom 5 ziet men, dat de afwijkingen van de gevonden waarden bij
alle temperaturen ongeveer even groot zijn, zodat men met vergelijking
Vt = 0.81778^ O.O36634 t 0.0648 t^
welke met (3) slechts in de konstante verschilt, — dus door een kromme,
welke aan de door (3) gegevene evenwijdig loopt — de waarnemingen
goed kan beschrijven, zoals Kolom 7 doet zien.
Ook hier is van een knik In de specifiek volume- temperatuurkromme
niet sprake.
C. Invloed van Licht op de Dichtheid van zuiver Nitro-
benzol.
Om een indruk te krijgen van de mate, waarin licht de door ons
onderzochte fysles-chemlese eigenschappen van nitrobenzol beïnvloedde.
voerden wij een reeks bepalingen der dichtheid uit aan een preparaat,
dat in een dichtgesmolten glazen kolfje gedurende twee maanden aan het
daglicht blootgesteld was geweest. (April—Junie 1932). Het smeltpunt
bleek binnen de waarnemingsfouten onveranderd te zijn: 5.76° C. ±
0.01 (in waterstof). De kleur was duidelik dieper geel, dan die van het
in het donker bewaarde preparaat.
Tabel 8 bevat de resultaten der aan dit preparaat uitgevoerde metingen.
Zoals we in de laatste Kolom zien, zijn de afwijkingen tussen de gevonden
en de met vergelijking (3) berekende specifieke volumina alle naar de-
zelfde kant gericht en doorgaans enkele eenheden der vijfde decimaal
negatief groter, dan die in Kolom 4 van Tabel 6.
TABEL 8.
Dichtheid, resp. Spec. Volume van Nitrobenzol, dat gedurende
twee maanden (April—Junie 1932) aan het licht bloot-
gesteld was geweest, tussen 4 en 20° C.
Temp. |
Dichtheid |
Spec. Volume v |
Spec. Volume v |
v (gev.—ber.) |
3.95 |
1.21927 |
0.82016 |
0.82022 |
— 6 |
4.94 |
1.21827 |
0.82084 |
0.82088 |
— 4 |
5.94 |
1.21727 |
0.82151 |
0.82155 |
— 4 |
6.94 |
1.21626 |
0.82219 |
0.82222 |
- 3 |
7.93 |
1.21527 |
0.82286 |
0.82288 |
— 2 |
8.93 |
1.21429 |
0.82353 |
0.82356 |
- 3 |
9.93 |
1.21330 |
0.82420 |
0.82423 |
- 3 |
10.42 |
1.21279 |
0.82455 |
0.82456 |
— 1 |
11.43 |
1.21180 |
0.82522 |
0.82524 |
— 2 |
12.44 |
1.21081 |
0.82589 |
0.82592 |
- 3 |
13.44 |
1.20981 |
0.82658 |
0.82660 |
— 2 |
14.44 |
1.20881 |
0.82726 |
0.82728 |
— 2 |
15.45 |
1.20781 |
0.82794 |
0.82796 |
— 2 |
16.45 |
1.20682 |
0.82862 |
0.82864 |
- 2 |
17.45 |
1.20583 |
0.82930 |
0.82932 |
- 2 |
19.96 |
1.20338 |
0.83099 |
0.83102 |
- 3 |
Met enige voorzichtigheid — omdat de verschillen zo gering zijn —
kunnen wij dus besluiten, dat de dichtheid van dit preparaat, dat aan het
licht blootgesteld was geweest, iets groter is, dan die van het zuivere,
in het donker bewaarde. Dit vindt misschien zijn oorzaak in de aanwezig-
heid van een geringe hoeveelheid polymerisatieprodukten, welke even-
eens voor de diepere kleur verantwoordelik kan zijn.
III. Bepalingen der Dichtheid van Nitrobenzol door andere Auteurs.
A. Metingen van M. WoLFKE en J. Mazur.
Terwijl wij nu de bepalingen der dichtheid van M. WoLFKE en J. Mazur
aan een nadere beschouwing onderwerpen, stellen wij de bespreking van
hun overige metingen, uit welke zij tot allotropie bij vloeistoffen menen
te mogen besluiten, tot later uit, evenals een overzicht der door andere
onderzoekers naar aanleiding van W. en M.'s bevindingen, uitgevoerde
onderzoekingen.
Ter vergelijking met de door ons gevonden dichtheden, hebben wij in
Tabel 9 in de twede Kolom de door W. en M.^) gevonden waarden bij de
in de eerste Kolom vermelde temperaturen aangegeven en in de derde
Kolom de door ons met behulp van verg. (3) berekende dichtheden bij
diezelfde temperaturen.
Bij het beoordelen van de overeenstemming van resultaten van ver-
schillende onderzoekers moet men bedenken, dat einduitkomsten, ver-
kregen door metingen, bij welke dezelfde instrumenten gebruikt worden
TABEL 9.
Dichtheid van Nitrobenzol.
Temp. in C.° |
D40 volgens |
D4I ber. met |
D40 ber. met |
6.43 |
1.2413 |
1.21672 |
1.21644 |
7.16 |
1.2351 |
1.21600 |
1.21572 |
8.54 |
1.2246 |
1.21463 |
1.21435 |
9.02 |
1.2205 |
1.21416 |
1.21388 |
9.40 |
1.2173 |
1.21378 |
1.21350 |
9.60 |
1.2145 |
1.21358 |
1.21330 |
10.76 |
1.2130 |
1.21244 |
1.21216 |
15.72 |
1.2075 |
1.20753 |
1.20725 |
19.65 |
1.2033 |
1.20364 |
1.20337 |
Z. Physik. 74, 110 (1932).
-ocr page 43-en eenzelfde nauwkeurigheid is bereikt, nog verschillen kunnen vertonen,
t.g.v. de persoonlike fout van de experimentator.
Daarbij kan een eventuele systematiese fout in de temperatuurmeting
komen, als gevolg van begrensde nauwkeurigheid van de kontrole der
temperatuurschaal van de gebruikte thermometers door de Physikalisch-
Technische Reichsanstalt, welke zeker ± 0.01° C. kaïi bedragen. Dit
beïnvloedt de dichtheid van nitrobenzol in de vijfde decimaal.
Om deze redenen beschouwen wij de met behulp van verg. (3) bere-
kende specifieke volumina en dichtheden in absolute zin nauwkeurig tot
op enkele eenheden der vijfde decimaal.
De door WoLFKE en Mazur voor hun metingen der dichtheid gebruikte
apparatuur laat, wat afmetingen aangaat, een nauwkeurigheid in de dicht-
heid toe van ongeveer 0.1 quot;/oo- Een eventuele systematiese fout in de tem-
peratuurmeting van ± 0.01° C. speelt dan geen rol.
Zoals we zien, is bij de hoogste twee temperaturen, in Tabel 9 vermeld,
de afwijking tussen de door M. WoLFKE en J. Mazur en door ons gemeten
dichtheden, niet belangrijk; naarmate de temperaturen lager zijn, worden
de verschillen groter, zodat beneden 9° C. reeds afwijkingen in de twede
decimaal voorkomen.
Bij het vastleggen der afhankelikheid tussen dichtheid en temperatuur
in een grafiek door WoLFKE en Mazur, komen twee rechten voor de dag,
welker verlengden elkaar bij ongeveer 9.6° C. snijden. Deze temperatuur
beschouwen zij, mede op grond van hun metingen van diëlektriciteits-
konstante en soortelike warmte, aan nitrobenzol uitgevoerd, als over-
gangspunt van een vloeistofmodifikatie in een andere.
Dat het trekken van een besluit uit een reeks metingen aan de hand van
een grafiese voorstelling der uitkomsten dier metingen niet steeds betrouw-
baar is, bewijzen wel de rnededelingen van MenzIES en Lacoss^), die tot
het bestaan van een overgangspunt in vloeibaar benzol besluiten, op grond
van het feit, dat de door verschillende onderzoekers gemeten fysiese
eigenschappen van deze stof, in hun temperatuurafhankellkheid niet
door één enkele rechte kunnen worden voorgesteld. Daarvoor zijn in het
temperatuurinterval, 0—80° C. twee rechten nodig, die elkaar bij ±
40° C. snijden.
Berekent men uit het getallenmateriaal dier verschillende waarnemers
interpolatieformules, dan blijft van het overgangspunt niets over.
Om die reden hebben wij uit de volledige reeks dichtheidsbepalingen,
welke J. Mazur in een voorlopige publikatie geeft, — de dichtheden
in de uitvoerige mededeling van M. WoLFKE en J. Mazur vermeld.
') Proc. Nat. Acad. Sei. 18, 144 (1932).
Acta physica polonica 1, 53 (1932).
') Z. Physik 74, 110 (1932).
vormen slechts een gedeelte van het experimentele materiaal — de
beide volgende vergelijkingen (5a) en (5b) berekend, welke het verband
aangeven tussen dichtheid en temperatuur, resp. boven 10.76 (5a) en
beneden 9.40° C. (5b):
D = 1.2126^ - 0.00105 (t - 10.76) .............. (5a)
D = 1.2407=^ - 0.00788 (t - 6.43) .............. (5b)
(Tussen 9.40 en 10.76° C. liggen de door WoLFKE en Mazur gevonden
dichtheden volgens hun eigen zeggen, onregelmatig i); deze zijn daarom
bij de berekening der interpolatieformules niet gebruikt.)
Dichtheid van Nitrobenzol bij verschillende temperaturen volgens
M. WoLEKE en J. Mazur.
Temp. in C.° |
D^'I gev. |
D^: ber. met (5a) |
DS (gev.-ber.) |
*9.60 |
1.2145 |
1.2139 |
6 |
*9.72 |
1.2121 |
1.2137 |
— 16 |
*9.9I |
1.2103 |
1.2135 |
— 32 |
*10.16 |
1.2089 |
1.2133 |
— 44 |
10.76 |
1.2130 |
1.2127 |
3 |
12.86 |
1.2105 |
1.2104 |
1 |
13.21 |
1.2097 |
1.2101 |
— 4 |
13.57 |
1.2096 |
1.2097 |
— 1 |
13.82 |
1.2095 |
1.2094 |
1 |
14.13 |
1.2092 |
1.2091 |
1 |
15.52 |
1.2076 |
1.2077 |
— 1 |
15.72 |
1.2075 |
1.2074 | |
16.64 |
1.2063 |
1.2065 |
— 2 |
17.51 |
1.2057 |
1.2056 |
1 |
17.87 |
1.2050 |
1.2052 |
— 2 |
19.65 |
1.2033 |
1.2033 |
± 0 |
19.67 |
1.2032 |
1.2033 |
— 1 |
20.00 |
1.2030 |
1.2030 |
± 0 |
23.91 |
1.1989 |
1.1988 | |
30.01 |
1.1925 |
1.1924 |
. 1 |
Z. Physik 74, IIO (1932); speciaal pag. 120.
-ocr page 45-Tabel 10b.
Dichtheid van Nitrobenzol bij verschillende temperaturen volgens
M. WoLFKE en J. Mazur.
Temp. in C.° |
■ D]: gev. |
D^: ber. met (5b) |
D^o (gev.—ber.) |
6.43 |
1.2413 |
1.2407 |
6 |
7.06 |
1.2359 |
1.2358 |
1 |
7.15 |
1.2352 |
1.2352 |
1 |
7.16 |
1.2351 |
1.2350 |
1 |
7.41 |
1.2314 |
1.2330 |
— 16 |
7.71 |
1.2304 |
1.2306 |
— 2 |
8.54 |
1.2446 |
1.2241 |
5 |
8.89 |
1.2221 |
1.2213 |
8 |
8.93 |
1.2216 |
1.2210 |
6 |
9.02 |
1.2205 |
1.2203 |
2 |
9.12 |
1.2193 |
1.2195 |
— 2 |
9.18 |
1.2188 |
1.2191 |
— 3 |
9.26 |
1.2177 |
1.2184 |
— 7 |
9.40 |
1.2173 |
1.2173 |
± 0 |
*9.60 |
1.2145 |
1.2157 |
- 12 |
*9.72 |
1.2121 |
1.2148 |
- 27 |
*9.91 |
1.2103 |
1.2133 |
— 30 |
*10.16 |
1.2089 |
1.2113 |
— 24 |
Men kan de dichtheid-temperatuurlijn in het temperatuur-interval
6.43 tot 30.01° C. door twee rechten voorstellen, die elkaar bij 9.87° C.
(M. WoLFKE en J. Mazur: 9.6° C.) snijden. Boven 10.76° C. is de tem-
peratuurkoëfficiënt der dichtheid: 0.00105 (WoLFKE en Mazur: 0.0011),
beneden 9.40° C. 0.00788 (WoLFKE en Mazur: 0.0087).
Het verloop der door ons gevonden dichtheden met de temperatuur
blijkt uit de waarde van de verandering van het specifieke volume met
dt
de temperatuur, welke grootheid volgens vergelijking (3) afhankelik van
de temperatuur is. De gemiddelde waarde tussen O en 20° C. bedraagt
0.000673 cc./graad; het verschil met de uit vergelijking (5a) berekende
waarde 0.000720, is gering vergeleken met de uit (5b) berekende: 0.005217
cc./graad.
In Tabel 10a zijn de met vergelijking (5a), In Tabel 10b de met (5b)
berekende dichtheden naast de gevonden waarden aangegeven
Bij de met aangegeven temperaturen liggen de dichtheden onregel-
matig; dit blijkt duidelik uit de afwijkingen tussen gevonden en berekende
waarden, in Kolom 4 vermeld.
Tevens zien wij, dat in het algemeen die verschillen bij temperaturen
beneden 9.26° C. groter zijn dan bij die boven 10.76° C. Daar WoLFKE
en Mazur met verschillende bepalingen bij dezelfde temperatuur ver-
melden, kan niet worden uitgemaakt, of dit toevallige afwijkingen zijn,
misschien als gevolg van onjuiste temperatuurmetlng, of dat de oorzaak
te zoeken is in de samenstelling van de vloeistof zelve. Immers, dat de
nitrobenzol, die WoLFKE en Mazur voor hun metingen gebruikt hebben,
niet aan hoge eisen, wat zuiverheid aangaat, voldeed, blijkt uit het door
hen vermelde smeltpunt.
In hun uitvoerige mededeling geven genoemde onderzoekers een
smeltpunt niet aan; zij delen slechts mede, dat dit lag tussen 5 50 en 6 01°
Hoe weinig scherp zij het smeltpunt van het door hen onderzochte
preparaat deflnieren, blijkt wel uit het volgende:
In een voorlopige mededeling wordt als definitief smehpunt 5.5° C.
genoemd, terwijl er nadrukkelik op wordt gewezen, dat hun preparaat
bij 5.7° C. duidelik vloeibaar is.
In een derde publikatie deelt J. Mazur mede, dat het smeltpunt
bij 5.5° C. lag en het preparaat bij 5.6° C. duidelik gesmolten was. Uit
een latere mededeling van M. WoLFKE en S. ZiEMECKl krijgt men de
indruk, dat het preparaat reeds bij 5.8° C. vast werd.
Wanneer wij, volgens deze opgaven, als waarschijnlik smeltpunt van
hun nitrobenzolpreparaat 5.5° C. aannemen, is dit belangrijk lager, dan
de door ons vastgelegde waarde 5.76° C. ± 0.01 (in waterstof).
Dat de brekingsindex van hun materiaal gedurende hun metingen on-
veranderd gelijk bleef aan de in de Tabellen van Landolt—BöRNSTEIN
opgegeven waarde, is een bewijs voor de juiste wijze van bewaren van het
nitrobenzol (in toegesmolten bolletjes), maar zegt niets omtrent de zui-
verheid van de stof; men vergelijke het in Landolt-Börnstein vermelde
smeltpunt van nitrobenzol:
8.70° C.
Aan de hand der gegevens uit de literatuur omtrent de smeltpunts-
verlaging van nitrobenzol, ten gevolge van opgelost water, afkomstig
Z. Physik 74. 110 (1932); speciaal pa?. 119.
') Nature 127, 893 (1931).
=■) Acta physica polonica 1, 53 (1932).
Acta physica polonica 1, 271 (1932).
') Physikalisch-Chemische Tabellen I, 5e druk, 1923, pag. 373.
van Turner en Pollard i), Sidgwick en Ewbank Roberts en Bury I^)
en Smits en Gerding berekenen wij voor de verzadigingskoncentratie
aan water in het nltrobenzol-watermengsel bij het smeltpunt de waarde
0.13 gewichtsprocent.
(Hierbij is aangenomen, dat het opgeloste water niet geassocieerd is).
Uit het smeltpunt van ons zuivere nitrobenzol en van een met water
verzadigd preparaat (5.3° C.), berekenen wij voor de oplosbaarheid onge-
veer 0.12 gewichtsprocent. Dit preparaat werd bij onderkoeling troebel,
ten gevolge van afgescheiden water.
In de onderstelling, dat het door M. WoLFKE en J. Mazur voor hun
bepalingen der dichtheid gebruikte materiaal als verontreiniging water
bevatte, berekenen wij de hoeveelheid, die daarvan aanwezig was, op
0.05 gewichts %, dus op hetzelfde bedrag als in het door ons opzettellk
met water bevochtigde nitrobenzol.
In Kolom 4 van Tabel 9 zijn de met Interpolatieformule (4) voor dit
mengsel berekende dichtheden bij de in Kolom 1 aangegeven tempera-
turen vermeld, waardoor een vergelijking der dichtheden van preparaten
met ongeveer hetzelfde smeltpunt mogellk Is. De verschillen zijn ook nu,
in het blezonder bij de lage temperaturen, groot.
Omtrent de oorzaak van deze belangrijke afwijkingen laat zich niets
zeggen. De wijze van temperatuurregeling, zoals die door M. WoLFKE
en J. Mazur bij hun metingen der dichtheid is gevolgd, is niet vrij van
bedenkingen; het blijft zeer de vraag, of de vloeistof in de dllatometer
snel genoeg de temperatuur van het omringende bad aannam, daar ge-
noemde onderzoekers een regelmatige temperatuursverhoglng van de
koelvloeistof van 2° C. per uur noemen.
Een fout in de temperatuurmeting van enkele tienden graden C.,
beïnvloedt de dichtheid van nitrobenzol in de 4e decimaal, zodat hierdoor
de verschillen niet verklaard kunnen worden.
De wijze van bereiding van het door WoLFKE en Mazur gebruikte nitro-
benzol sluit echter de mogelikheid niet uit, dat naast water een andere
stof als verontreiniging aanwezig is geweest. Of de voor de bereiding van
het nitrobenzol gebruikte benzol thiopheen vrij was, is niet vermeld. Het
is dan niet onmogellk, dat hun materiaal een „agent minérallsateurquot;
bevat heeft, dat de vorming van een twede modlflkatle van het vloeibare
nitrobenzol kan hebben begunstigd. Te meer dringt zich dan de vraag op,
of aan de door WoLFKE en Mazur als „unregelmassig liegendquot; genoemde
punten werkellke betekenis gehecht kan worden.
gt;)nbsp;J. Chem. Soc. 105, 1751 (1914).
=■)nbsp;]. Chem. Sex;. 125, 2268 (1925).
gt;)nbsp;J. Chem. Soc. 123, 2037 (1923).
')nbsp;Z. physik. Chem. (A) 160, 231 (1932).
-ocr page 48-B. Andere Metingen der Dichtheid van Nitrobenzol.
Gezien het feit, dat in de literatuur zoveel verschillende waarden voor
het smeltpunt van nitrobenzol voorkomen (vgl. blz. 19), behoeven we
ons niet te verwonderen, wanneer we eveneens zeer uiteenlopende waar-
den voor de dichtheid aantreffen.
Deze zijn vermeld in de Tabellen II en 12. De eerste bevat de dicht-
heden, gevonden door die onderzoekers, welke hun experimenten hebben
uitgevoerd met de bedoeling, het bestaan van de „knikquot; in de dichtheid-
TABEL 11.
Dichtheid van Nitrobenzol bij verschillende Temperaturen.
Naam van de |
Dichtheid gev. |
Dichtheid D^: |
Biezonderheden | |
Massy, Warren | ||||
en Wolfenden |
: I.2I70 |
1.21712 |
Smp. 5.77° ± 0.02 C. | |
1.2097 |
1.20921 |
—0.03621 cc./graad | ||
Murakami |
Df |
: 1.2030 |
1.20329 |
Smp. 5.67° C. |
Newton Friend®) |
D6.6' |
: 1.2168 |
1.21656 |
Smp. 5.3° C. |
(in |
lucht) | |||
Braune en |
J315.4° On |
: 1.2082 |
1.20785 |
^=0.03671 cc./graad |
Giertz |
J)5.6- |
: 1.2173 |
1.21755 |
Smp. 5.63° C. |
1^20.0» |
: 1.2035 |
1.20329 |
^=0.03654 cc./graad | |
1)5.8 ° |
: 1.2163 |
1.21736 |
0.2% water | |
: 1.2038 |
1.20517 |
^=0.03690 cc./graad | ||
Wellm 0 |
D4.90= |
: 1.2179 |
1.21824 | |
£) 19.80° |
: 1.2035 |
1.20349 |
^=0.03659 cc./graad |
')nbsp;J. Chem. Soc. 91 (1932).
2 Soc. Japan 7, 216 (1932).
')nbsp;Nature 129, 471 (1932).
•)nbsp;Z. physik Chem. (A) 161, 389 (1932).
')nbsp;Z. physik. Chem. (B) 19, 113 (1932).
-ocr page 49-temperatuurlijn, door M. WoLFKE en J. Mazur gevonden, te kontroleren.
Tabel 12 bevat de waarden der dichtheid van nitrobenzol, door vroegere
waarnemers gevonden.
In de twede Kolom van Tabel 11 zijn de dichtheden, door de In de eer-
ste Kolom genoemde onderzoekers gevonden, vermeld en in de derde
de door ons, met behulp van vergelijking (3) berekende waarden. In de
laatste Kolom is, behalve het smeltpunt van het gebruikte preparaat, de
waarde van de temperatuurkoëfflciënt van het specifiek volume, aan-
gegeven.
Slechts Newton Friend berekent uit zijn gevonden dichtheden een
Interpolatieformule (van lineaire aard). De overige onderzoekers geven
het verband tussen dichtheid en temperatuur alleen in een grafiek, als
een rechte lijn, weer.
Deze lineaire afhankelikheld der dichtheid van de temperatuur is een
gevolg van de geringe nauwkeurigheid der uitgevoerde metingen. Wanneer
wij uit onze gevonden dichtheden bij de verschillende temperaturen een
eerste graads vergelijking opstellen tussen specifiek volume en tempe-
ratuur van de volgende vorm:
Vt = 0.81755« O.O36728 t,
bedragen de afwijkingen tussen de gevonden en de berekende waarden
slechts enkele eenheden der 5e decimaal. Deze verschillen vertonen echter
een duidellke gang.
Uit bovenstaande vergelijking berekenen wij voor ^ de waarde
O.O36728 cc./graad, welke kan dienen ter vergelijking met de in Tabel 11,
Kolom 4, vermelde.
Wanneer men de smeltpunten der gebruikte preparaten vergelijkt
met de door ons gevondene, 5.76° C. ± 0.01 (in waterstofatmosfeer),
maakt het door Massy c.s. onderzochte preparaat de meest gunstige
Indruk, wat zuiverheid aangaat. Ook aan de temperatuurmetlng hebben
zij de nodige zorg besteed. De gebruikte pyknometer liet een nauwkeu-
righeid bij het bepalen der dichtheid toe van enkele eenheden van de 5e
decimaal, welke precisie zij echter niet bereikt hebben. Toch bedragen de
afwijkingen met door ons gevonden waarden enige eenheden van de 4e
decimaal.
Murakami vermeldt niets naders omtrent zijn apparatuur.
Wanneer wij het smeltpunt van het door Newton Friend gebruikte
nitrobenzol (5,3° C.) vergelijken met de door ons op blz. 43 vermelde
waarde voor een met water verzadigd preparaat (5.3° C.), verwachten wij
niet ver gaande overeenstemming van de door hem gevonden dichtheden
met de onze, aan een zuiver preparaat bepaalde. Bij omrekening van de
door hem (in lucht) gevonden veraarden der dichtheid vinden w^ij de waar-
den - 1.2165 en = 1.2079, waarden, die opmerkelik goed
overeenkomen met de onze; de waarde van -r- vertoont eveneens slechts
dt
geringe afwijking met de boven door ons berekende (gemiddelde) (0.0.^673
cc./graad).
De door Braune en Giertz aan hun met CaCl2 gedroogd nitrobenzol
gemeten dichtheden, evenals de door Wellm bepaalde, verschillen in de
4e decimaal van onze waarnemingen.
TABEL 12.
Dichtheid van Nitrobenzol bij verschillende Temperaturen.
Naam van de onderzoeker
Brühl .............
Perkin ..............
Arndt ............
G. W. A. Kahlbaum
Falk^) ..............
Walden®)............
Drucker en Kassel O
Tyrer ..............
Bramley ..........
Brand en Krautz ..
Dl Carli^I)..........
Dichtheid gev. |
Dichtheid D^o | |
Df |
1.2039 |
1.20329 |
Dl |
1.2190 |
1.21914 |
Dir |
1.2128 |
1.21320 |
Df |
1.2031 |
1.20329 |
Dr° |
1.20328 |
1.20329 |
1.20328 |
1.20329 | |
1.2047 |
1.20517 | |
Df |
1.2024 |
1.20329 |
1.2125 |
1.21320 | |
1320.00= |
1.20323 |
1.20329 |
Df |
1.2021 |
1.20329 |
Df |
1.2033 |
1.20329 |
Df |
1.2032 |
1.20329 |
') Z. physik. Chem. 16, 193 (1895).
») J. Chem. Soc. 69, 1025 (1896).
') Diss. Basel 1897.
') Z. physik. Chem 26, 577 (1898).
') J. Am. Chem. Soc. 31, 806 (1909).
») Z. physik. Chem. 65. 129 (1909).
') Z. physik. Chem. 76, 367 (1911).
') J. Chem. Soc. 105, 2534 (1914).
•) J. Chem. Soc. 109, 10 (1916).
quot;) J. prakt. Chem. 115, 143 (1927).
quot;) Gazz. chim. ital.59, 502 (1929).
Eerstgenoemden bestudeerden bovendien een preparaat, v^raaraan
0.2% v\^ater was toegevoegd. Zij vermelden niet, of dit is uitgedrukt in
gewichts- dan wel in volume-procenten. In het eerste geval is hun pre-
paraat stellig aan water oververzadigd, in het twede verzadigd. De dicht-
heid vinden zij belangrijk lager dan die van het gezuiverde preparaat;
een knik in de dichtheid-temperatuurlijn treedt, evenals dit bij onze me-
tingen aan een waterhoudend preparaat het geval was, niet op.
De onderzoekers, in Tabel 12 genoemd, hebben allen slechts bij één
of twee temperaturen tussen O en 20° C. de dichtheid van nitrobenzol
bepaald, zodat hun cijfers alleen als vergelijkingsmateriaal kunnen dienen.
Die, welke Tyrer geeft, verdienen in het biezonder onze aandacht.
Noch op zijn thermometrie, noch op de door hem uitgevoerde bepalingen
zelf, valt iets aan te merken. Wel is waar, geeft hij het smeltpunt van zijn
materiaal niet op, maar aan de zuivering daarvan is de nodige zorg besteed:
quot;All the liquids used were highly purified. They were generally frac-
tionally distilled or frozen, and, where possible, they were dried over
phosphoric oxide. The fractionation was continued until a liquid of con-
stant boiling point was obtained, and the density was unchanged by
further destillationquot;
Tyrer heeft, naast de in Tabel 12 vermelde dichtheid bij 20.00° C.,
de specifieke volumina tussen 12.95° en 60° C. gemeten, met behulp
van een pyknometer volgens Sprengel, onder uitsluiting van vochtige
lucht. Uit de gevonden specifieke volumina bij de verschillende waarge-
nomen temperaturen in dit interval, berekende hij de volgende interpo-
latieformule :
V. = 0.82634^ 0.0367665 (t - 13) 0.06162 (t - 13)1
Ter vergelijking zijn de verschillende waarden voor dichtheid en speci-
fiek volume in Tabel 13 verenigd:
TABEL 13.
gev. (Tyrer) |
ber. |
ber. | ||
Dichtheid |
,320.00quot; |
1.20323 |
1.20324 |
1.20329 |
Spec. Volume |
Vl2.95° |
0.82631 |
0.82631 |
0.82636 |
') j. Chem. Soc. 105, 2534 (1914); speciaal pag. 2538.
-ocr page 52-In alle drie gevallen bestaat er dus een zeer goede overeenstemming
tussen de door Tyrer en door ons bepaalde dichtheden (specifieke volu-
mma).
De enige onderzoekers, behalve Tyrer, die hun dichtheden in 5 deci-
malen nauwkeurig vermelden, zijn Arndt en G. W. A. Kahlbaum.
Beider cijfers voor Df zijn Identiek. Hoogstwaarschijnlik heeft Kahl-
baum de waarde, door Arndt bepaald, van deze overgenomen.
Arndt gaf echter zijn temperaturen slechts in 0.1° C. aan en verwaar-
loosde bovendien bij het ijken van zijn pyknometer de uitzetting van het
glas. Dit laatste veroorzaakt toevallig in de dichtheid bij 20° C. slechts een
fout. die met groter is. dan ten hoogste één eenheid in de 4e decimaal,
waarschijnhk zelfs een. die slechts enkele eenheden In de 5e bedraagt.
1 en pyolge van de onnauwkeurige temperatuurmetlng, moet Arndt de
dichtheid als 1.2033 opgeven, in goede overeenstemming met de door ons
gevondene 1.20329. De door Arndt gebruikte nitrobenzol was meer-
malen in het Vakuum gedestilleerd, waarbij aanraking met vochtige lucht
zoveel mogehk was vermeden.
Aan de dichtheden, door Brühl. Falk. Bramley. Drucker en Kassel
Walden en Dl Carli bepaald, kan grote waarde niet gehecht worden!
daar óf de thermometrle, öf de gebruikte apparatuur, óf de zuiverheid
van het gebruikte preparaat te wensen liet. Vaak ontbreken hieromtrent
zelfs nadere aanwijzingen.
Uit de mededeling van Perkin krijgt men de Indruk, dat hij met de
uitzetting van zijn glazen pyknometer (Sprengel) niet rekening heeft ge-
houden, hetgeen — daar deze bij ongeveer 4° C. geijkt werd — een belang-
rijke fout kan veroorzaken.
De dichtheid, door Brand en Krautz vermeld, welke zeer goed met de
door ons bepaalde overeenkomt, Is het resultaat van metingen aan nitro-
benzol, dat op twee verschillende wijzen was verkregen. In beide gevallen
werd de zuivering — door destillatie en kristallisatie — voortgezet, tot
zowel de brekingsindex als de dichtheid binnen de grens der nauwkeu-
righeid van de gebruikte apparatuur dezelfde bleef. Zo leverde een pre-
paraat, uit benzol bereid, ten slotte de waarde D^?quot; = 1.2033, een
gezuiverd handelspreparaat 1.2033.
Omtrent de gebruikte pyknometer, alsmede over de thermometrle
delen zij echter niets mede.
HOOFDSTUK III.
Metingen der Viskositeit.
I. Precisie- Viskpsimetrie.
De meest gebruikte methode om de wrijvingskoëfficiënt van een vloei-
stof in absolute maat te meten, is de transpiratiemethode waarbij
een bekend volume vloeistof onder bekende uitwendige drukking door
een kapillair van bekende afmetingen stroomt en de doorstromingssnel-
heid wordt gemeten.
Aan de nauwkeurige uitvoering van dergelike absolute metingen zijn
vele moeilikheden verbonden % Om die reden stelt men zich meestal
tevreden met het verrichten van relatieve metingen, waarbij een veel
grotere precisie bereikt kan worden % Men herleidt dan deze relatieve
waarden tot absolute door een vloeistof, welker absolute vlskositeits-
koëfficiënt nauwkeurig kan worden bepaald (water), als standaardvloel-
stof te kiezen.
Bij de uitvoering dezer metingen maakt men meestal gebruik van de
viskosimeter volgens Wi. OsTWALD
De gevolgde methode berust op de geldigheid van de formule van
PoiSEUlLLE:
^-quot;W-:..............
Hierin stelt -q de absolute viskositeitskoëfficiënt voor en V het volume
van de, in de tijd t door een kapillair met straal r en lengte 1 onder een
(tijdelik gemiddelde) drukking p gestroomde vloeistof.
Voorwaarden voor de geldigheid van deze wet zijn:
a. Aan de wand is de vloeistof In rust. de stroomsnelheid dus nul.
h. De stroomlijnen lopen binnen de gehele lengte der kapillair evenwijdig.
gt;) 0.a. Bingham en White, Z. physik Chem. 80, 670 (1912).
Hosking o.a. Phil. Mag. [6] 18, 260 (I W).
») Applebey, J. Chem. Soc. 103, 2167 (1913).
Bincham, J. Rheology 1, 433 OMO)
») Applebey, J. Chem. Soc. 97, 2000 (1910).
Washburn en Williams, J. Am. Chem. boe. J5, /n livu;.
H. R. Bruins, Dissertatie Utrecht, 1922.nbsp;c . i i • • losi
•) ostwald—LutIIER—DruckeR, Physiko-Chem. Messungen, 5e druk, Leipzig, mi, pag. M/.
-ocr page 54-Bij relatieve metingen mag verg, (6) gebruikt worden in de eenvoudige
vorm:
lo Potonbsp;'
De grootheden, met de index nul voorzien, hebben betrekking op de
s tandaard vloeistof,
Meestal wordt de wet van PoiSEUILLE gebruikt in de vorm:
f = 3-T..............W.
waarin s voorstelt de dichtheid van de onderzochte vloeistof en s^ die van
water.
Wanneer beide vloeistoffen onder eigen hydrostatiese druk door de
kapillair stromen, geldt de betrekking:
p-=hgs en Po=hogoSo,
waarin h voorstelt de tijdelik gemiddelde hoogte der vloeistofkolom in
de viskosimeter en g de versnelling der zwaartekracht.
Ten gevolge van de werking van oppervlaktespanningen wordt de
effektieve druk echter niet zonder meer gegeven door bovenstaande be-
trekking; aan h moet een korrektie aangebracht worden, welke, wanneer
de onderzochte vloeistof een van water verschillende oppervlaktespanning
bezit, met gelijk zal zijn aan die, waarmee h^ gekorrigeerd moet worden.
Aan de betrekking
P. ^ bgs
Po hogoSo'
wordt dan niet voldaan en men mag dan ook niet, zonder de nodige
korrekties aan te brengen, verg. (8) toepassen.
Bij de bespreking van de omstandigheden, waarop bij de uitvoering
van relatieve metingen gelet moet worden, beperken wij ons eerst tot
die bij eenzelfde temperatuur.
Uit verg. (6) zien wij, dat, wanneer een bepaald volume vloeistof onder
verschillende drukkingen p door een kapillair stroomt, voorwaarde voor
de geldigheid van de wet van PoiSEUlLLE is: pt = konstant.
Aan Grüneisen is echter gebleken, dat dit produkt bij grotere stroom-
snelheid groter wordt, dat dus de stroming niet meer regelmatig plaats
heef^e stroomlijnen lopen niet meer evenwijdig aan elkaar; hoogst-
Wiss. Abh. der Phys. Techn. Reichsanstalt 4. 151 (1905).
-ocr page 55-waarschijnlik treden aan de uiteinden van de kaplllair wervelingen op,
die meer of minder diep naar binnen dringen.
Men kan de stroomsnelheid verminderen door a. de lengte van de kapll-
lair te vergroten; b. de diameter te verminderen en c, de hydrostatlese
druk, waaronder de vloeistof stroomt te verkleinen, dit laatste bv. door
de beide viskosimeterbollen dichter bij elkaar te brengen.
GrüNEISEN heeft een betrekking afgeleid, waaraan voldaan moet zijn,
wil de afwijking van de wet van PoiSEUILLE minder dan 0.1 % bedragen.
Ze luidt als volgt:
...... (9)
Hierin stelt Wq.ooi flie stroomsnelheid voor, bij welke de afwijking
0.1 % bedraagt; t) en s zijn de viskositeit, resp. dichtheid der onderzochte
vloeistof; rj^ en s^ diezelfde grootheden voor water van 10° C.
Men moet de afmetingen van de vlskoslmeter zodanig kiezen, dat bij
alle metingen de stroomsnelheid blijft beneden de waarde van wo.ooi
volgens (9) berekend, wil men een afwijking van 0.1 % vermijden.
Belangrijk is, dat men de kaplllair aan de uiteinden geleidelik wijder
laat worden. Plotselinge overgangen veroorzaken onregelmatige stroming.
Men moet de diameter van de kaplllair niet te klein maken, daar men dan
veel hinder ondervindt van steeds onvermljdelike stofjes, die de kaplllair
gedeeltelik verstoppen en zodoende regelmatige afvloeiing verhinderen.
Zoals bij vergelijking van formule (6) en (8) blijkt, moeten de groot-
heden, r, 1, V, g en h zowel tijdens de metingen aan de onderzochte vloei-
stof, als'tijdens die aan water, dezelfde waarde bezitten. Dit is bij me-
tingen met hetzelfde Instrument bij éénzelfde temperatuur steeds het
gCVcll.
Ten gevolge van oppervlaktespanningen geeft gelijkheid van hydrosta-
tlese druk h geen waarborg voor gelijkheid van effektieve druk p. De
kapillaire krachten zullen de vloeistof in de kleine viskosimeterbol om-
hoog trachten te trekken, waardoor de werkellke druk verlaagd wordt.
Deze drukkorrektle is evenredig met de oppervlaktespanning van de
vloeistof en afhankelik van de afmetingen van de vlskoslmeter. De grootte
van deze korrektle kan experimenteel worden bepaald, als het verschil
tussen de werkellke p, die manometrles gemeten wordt en het (tijdelik
gemiddelde) hoogteverschil h van de belde vloeistofoppervlakken in de
vlskoslmeter.nbsp;, , ..nbsp;inbsp;n- r i
Op de grootte van de effektieve druk zijn nog andere, toevalhge, tak-
toren van invloed:nbsp;..
De opstelling van de vlskoslmeter moet steeds dezeltde zijn. Len be-
paalde afwijking uit de normale stand heeft de geringste verandering in
de semiddelde druk ten gevolge, wanneer de belde vlskoslmeterbollen
vertikaal boven elkaar zijn geplaatst
Bij het meten moet steeds eenzelfde volume vloeistof In de vlskoslmeter
gebracht worden. Maakt men de diameter van de benedenste bol vol-
doende groot en de vertlkale afstand der beide bollen niet te klein, dan
mogen de afwijkingen, die t.g.v. niet steeds identieke vulling in de grootte
van de druk optreden, verwaarloosd worden.
Ten slotte moet men de nodige aandacht besteden aan het vermijden
van toevallige fouten in temperatuur- en tijdmeting. De doorstromlngs-
tljd van water moet men herhaaldellk kontroleren
Wil men de relatieve vlskoslteit van een vloeistof bij verschillende tem-
peraturen t.o.v. elkaar meten, dan kan men eveneens de betrekking (8)
gebruiken. Nu moeten echter meer korrektles aangebracht worden.
Washburn en Williams^) hebben met een kwartsvlskoslmeter de
vlskoslteit van water bij 0°, 18° en 50° C. ten opzichte van die bij 25° C.
nauwkeurig bepaald. De afmetingen van hun apparaat bleven praktles
onveranderd ten gevolge van de zo geringe ultzettingskoëfficiënt van
kwarts. Zij behoefden slechts korrektles aan te brengen voor de veran-
dering van de oppervlaktespanning van water met de temperatuur en
voor die van de effektieve druk, als gevolg van de uitzetting (inkrimping)
der vloeistof in de grote viskosimeterbol, waardoor het hoogteverschil
verkleind (vergroot) wordt.
Is de vlskoslmeter niet van kwarts, doch van glas vervaardigd, dan
moet rekening worden gehouden met de uitzetting van het glas. Zoals we
uit betrekking (6) zien, wordt de korrektle t.g.v. verandering van de
straal der kapillair juist gekompenseerd door die t.g.v. verandering in
haar lengte en door de volumeverandering van de kleine vlskoslmeter-
71 x^
bol De faktor blijft dus bij de verschillende temperaturen onver-
anderd.
De korrektle, welke aan h moet worden aangebracht als gevolg van de
volumeverandermg van de vloeistof m de vlskoslmeter bij metingen bij
verschillende temperaturen, behoort feltellk berekend te worden uit het
verschil in uitzetting tussen vloeistof en glas; daar de laatste klein is
t.o.v. die van de vloeistof, mag ze verwaarloosd worden.
Een verandering van de lengte der kapillair, waardoor h beïnvloed kan
worden, valt meestal bulten de nauwkeurigheid der proeven.
Bij de door ons uitgevoerde metingen hebben wij de verlangde precisie
op 0.05% gesteld.
') H. G. de Jong, Dissertatie Utrecht. 1921.
Washburn en Williams, J. Am. Chem. Soc. 35, 737 (1913).
-ocr page 57-II. Apparatuur en Methodiek-
A. Apparatuur.
De viskositeitsmetlngen werden uitgevoerd met een viskosimeter vol-
gens Wl. OsTWALD O, van glas vervaardigd (Fig. 3). De doorstromingstijd
der onderzochte vloeistoffen varieerde tussen 310 en 720 sekonden. Bij
de vervaardiging werd zorg gedragen, dat de kapillair geleidelik in de wij-
dere buis overging, waarbij de merkstreep op de verwijding was aange-
bracht. Wanneer men deze op de kapillair zelve etst, wordt het lastig, het
juiste tijdstip waar te nemen, waarop de vloeistof het merkteken passeert.
De lengte der kapillair bedroeg 15.5 cm.; de straal van de grote „bolquot;,
horizontaal gemeten. 4 cm. en vertikaal 3 cm.; de vertikale afstand tussen
de beide „bolquot;-middelpunten was 14 cm. Het volume van de kleine „bolquot;
bedroeg ongeveer 1.8 cc.
De diameter der kapillair bepaalden wij door uitwegen met kwik: in
de kapillair brachten wij een kwikdruppel, welks lengte wij nauwkeurig
bepaalden op verschillende plaatsen in de kapillair. Uit twee onafhankelik
van elkaar uitgevoerde metingen vonden wij voor de diameter 0.0413 en
0.0414 cm.
Bij deze afmetingen van de viskosimeter is de grenssnelheid van water
bij 20° C., waarbij de afwijking van de wet van PoiSEUILLE 0.1 % bedraagt,
volgens de formule van GrüNEISEN:
V Onbsp;/Inbsp;\2-08
= Xnbsp;= 26.9 C..M.
Hierin zijn de volgende waarden voor viskositeit, resp. dichtheid van
water gebruikt:
.,20' = 0.01006 2); Oquot; = 0.0131 P)
S20= = 0.9971 ; s,o» = 0.9985 (in lucht).
De werkelike stroomsnelheid van water kunnen wij berekenen uit de
volgende betrekking:
= (V = doorgestroomd volume vloeistof)
of, daar
_ h g S2o ^ r^ t .
^20° - 8 1 V
') OsTWALD—Llther—DrUCKER, Physiko-Chem. Messungen, 5e druk, Leipzig, 1931, pag. 307.
») Hosking, Phil. Mag. [6] 18, 260 (1909).
Men vindt de waarde 4.7 cm./sek., waaruit volgt, dat de afwijking van
de wet van PoiSEUlLLE ver beneden 0.1% blijft.
Daar water c.p. een grotere stroom-
snelheid bezit dan nitrobenzol, zal bij
onze metingen aan deze vloeistof met
nog groter nauwkeurigheid aan ge-
noemde wet voldaan zijn.
Tijdens de metingen aan nitrobenzol
was de viskosimeter afgesloten met een
droogapparaatje (afgebeeld in Fig. 3),
gevuld met P2O5. Wattenproppen ver-
hinderden, dat P2O5 in het toestel ge-
raakte.
Bij de metingen aan water sloten wij
beide benen van de viskosimeter losjes
met een wattenpropje.
Om zekerheid te hebben, dat ons
apparaat steeds dezelfde stand innam
tijdens de metingen, klemden wij het
in een speciaal daartoe vervaardigd sta-
tief (Fig. 3). Aan de staaf R was een
horizontale arm T bevestigd, welke door
middel van een glijdend stuk langs de
ijzeren staaf R op en neer geschoven en
gedraaid kan worden. De ijzeren grond-
plaat, die met de staaf één geheel vormt,
klemden wij met zware schroeven op
de werktafel vast. De beide „bollenquot;
A en B van de viskosimeter werden
door de veren N en M, welker middel-
punten boven elkaar liggen, op dezelfde
plaats gehouden. Het wijde been werd
vastgeklemd tussen twee brede repen
koper, welke door middel van schroef
K langs het statief bewogen konden
worden.
Tijdens de gehele duur van het vis-
kosimetries onderzoek hielden de schroe-
ven H, K en L onveranderd dezelfde
stand.
Bij deze wijze van bevestiging neemt de viskosimeter steeds dezelfde
plaats t.o.v. de staaf R in. De vertikale stand van het statief kontroleerden
wij met het schietlood S.
Ten slotte brachten wij het statief steeds op dezelfde plaats in de ther-
mostaat.
Daar de motor, die de roerders in deze laatste in beweging hield, op
dezelfde werktafel was geplaatst als het statief, dat de viskosimeter droeg,
was de opstelling niet absoluut trilvrij. Door kontrolemetingen aan water,
waarbij wij die trillingen kunstmatig versterkten en verzwakten, overtuig-
den wij ons, dat deze invloed op de doorstromingstijd niet uitoefende.
Het volume van de door ons gebruikte pipet (19.036 cc.) was zó ge-
kozen, dat de grote viskosimeterbol ongeveer tot halve hoogte werd ge-
vuld. Eventuele veranderingen in het gepipetteerde vloeistofvolume
hebben in dat geval de geringste invloed op de hoogte van de vloeistof-
kolom in de viskosimeter.
De doorstromingstijd maten wij met een stopwatch, welker schaal in
0.2 sekonden was verdeeld. Het instrument was voorzien van een z.g.
„splitting indexquot; en werd eerst gebruikt een kwartier, nadat het was op-
gewonden.
Voor de biezonderheden omtrent thermostaat en temperatuurregeling,
zie blz. 23.
De temperatuur kon binnen 0.01° C. konstant worden gehouden. Bij
20° C, waren de temperatuurschommelingen geringer, daar hier een regu-
lator werd gebruikt.
Een lamp achter de thermostaat opgesteld, bevorderde de nauwkeurige
waarneming van het ogenblik, waarop de vloeistof de merkstrepen
passeerde.
B. Uitvoering der Metingen.
Aleer met de metingen aan nitrobenzol werd begonnen, maten wij de
doorstromingssnelheid van water bij 20.00° C., welke temperatuur wij
als standaardtemperatuur kozen.
Nadat een weinig alkohol in de viskosimeter was gebracht, voegden wij
gekoncentreerd zuiver salpeterzuur toe. Onder warmteontwikkeling
vormen zich zware bruine dampen van NO2, waardoor een grondige
reiniging van het instrument bereikt wordt. Vervolgens lieten wij het enige
tijd, met warm salpeterzuur gevuld, staan. Daarna spoelden wij achtereen-
volgens met gedestilleerd water, absolute alkohol en absolute ether.
Ter verwijdering van de ether persten wij lucht, die vooraf een met
P2O5 gevulde en met watten afgesloten droogbuis passeerde, onder voor-
zichtige verwarming van de viskosimeter, door het instrument.
De bij de reiniging gebruikte vloeistoffen filtreerden wij vooraf door
een gehard filter.
Het gedestilleerde water, waarmee wij de viskosimeter vervolgens vul-
den, was uitgekookt en tweemaal gefiltreerd. De gebruikte pipet was
met salpeterzuur gereinigd en met gedestilleerd water gespoeld.
Twintig minuten, nadat de viskosimeter in de thermostaat was ge-
bracht, begonnen wij onze waarnemingen.
De doorstromingstijd van water bepaalden wij in verschillende vul-
lingen vóór de aanvang van de gehele reeks waarnemingen aan nitro-
benzol. Tijdens deze metingen zelve en na afloop ervan, maten wij deze
tijd opnieuw.
De volgende getallen geven een indruk van de onderlinge overeen-
stemming der gevonden tijden, in sekonden (de eerste doorvloeiïngstijd
telden wij nooit mede):
Ie vulling:nbsp;309.4, 309.6, 309.6, 309.8. gemidd. 309.6.
2e „ :nbsp;309.5. 309.3, 309.5. 309.6. „nbsp;309.5.
3e „ :nbsp;309.4. 309.7. 309.6, 309.6. „nbsp;309.6.
tussentijds:nbsp;309.7, 309.6, 309.6.nbsp;„nbsp;309.6.
na afloop:nbsp;309.5, 309.8. 309.7, 309.6. „nbsp;309.7.
Het vullen van de viskosimeter met nitrobenzol geschiedde, onder uit-
sluiting van vochtige lucht, op de volgende wijze:
Om de uitvloeiopening der pipet, welke boven gesloten was met een
droogbuls, met P2O5 gevuld, bevestigden wij een huisje van gehard fil-
treerpapier, dat op zijn plaats werd gehouden d.m.v. een kort stukje
rubberslang, welke de pipet verbond met een langere buis. Deze droeg
aan het benedeneinde eveneens een dergelik huisje, dat met een dun
koperdraadje om de buis was gebonden. Dit apparaat bevestigden wij
met het geopende voorraadkolfje met nitrobenzol. met behulp van een
T-vormige glazen buis. zodanig, dat de lange buis in de vloeistof reikte.
Door aanzuigen van droge lucht werd dan de pipet met droge, dubbel-
gefiltreerde nitrobenzol gevuld. Onmiddellik na de vulling van de viskosi-
meter, sloten wij deze weer met het droogapparaatje en brachten het toe-
stel in de thermostaat.
Na twintig minuten begonnen wij met de meting der doorvloeiïngs-
tijden. Kontrolebepalingen, met water uitgevoerd, overtuigden ons, dat
deze tijden niet beïnvloed werden door de aanwezigheid van de nauwe
boring in de kraan F van het droogapparaatje.
Wanneer de doorstromingstijden onderling slechts 0.1 sekonde of
minder verschilden, verrichtten wij gewoonllk drie waarnemingen, anders
verscheidene bij eenzelfde temperatuur.
Vervolgens verlaagden wij de temperatuur van de thermostaat en maten,
twintig minuten nadat deze konstant was geworden, de doorvloeiïngstijd
opnieuw. Op deze wijze werden met dezelfde vulling, tussen 20° en 3° C.
ongeveer, een reeks waarnemingen uitgevoerd. Traden grote verschillen
in t op, dan leegden wij de viskosimeter en vulden hem, na grondige
remigmg opnieuw.
Tabel 14 bevat de waargenomen doorstromingstijden bij de hoogste
en de laagste drie temperaturen, bij welke met de eerste nitrobenzolvul-
ling werd gemeten.
TABEL 14.
Temp. in C.° |
Doorstromingstijd t in sek. |
t gemidd. |
20.00 |
514.4, 514.5, 514.6, 514.5, 514.5, 514.5 |
514.5 |
17.95 |
533.8, 534.0, 534.0, 533.3, 533.5, 533.7 |
533.7 |
15.95 |
553.9, 553.9, 553.9 |
553.9 |
5.94 |
678.0, 678.3, 678.2, 678.2 |
678.2 |
4.94 |
693.2, 693.2, 693.0, 693.1 |
693.1 |
3.94 |
708.0,707.9, 708.8, 708.7, 708.6,708.8, 708.1 |
708.4 |
Het smeltpunt van de nitrobenzol werd na afloop van de gehele reeks
viskositeitsmetlngen bepaald. Dit bedroeg 5.76° C. ± 0.01 (in waterstof-
atmosfeer).
C. De Korrekties.
1. De belangrijkste korrektie, wat grootte aangaat, die aan de door-
stromingstijd aangebracht werd, is die t.g.v. kapillaire krachten. De
effektieve druk, waaronder de vloeistoffen in een gegeven instrument
stromen, is bij nitrobenzol verschillend van die bij water, omdat de
oppervlaktespanningen dezer beide vloeistoffen niet gelijk zijn.
Wanneer de (tijdelik gemiddelde) effektieve druk p wordt genoemd,
het hoogteverschil h, de dichtheid der vloeistof, resp. van lucht s en A,
de oppervlaktespanning y, geldt de betrekking:
p = h (s — A) — ky.
k is een konstante van de viskosimeter, welke wij bepaalden uit metingen
van p en h bij 20° C. aan water.
Indien kapillaire krachten niet optraden, zou
p = h (s — A) zijn.
De werkzame drukking wordt dus verkleind in de verhouding
h (s — A) — ky
h (s — A)
waardoor de doorvloeiïngstijd in diezelfde mate vergroot wordt. Het
bedrag Sj, waarmee de tijd t gekorrigeerd moet worden, is nu:
k V t
Si = — 1—7-rr (uitgedrukt in sek.).
ri i.s — A)
De meting van de grootheden p en h geschiedde op de volgende wijze:
Nadat de viskosimeter was gevuld en in de thermostaat gebracht,
verbonden wij het nauwe been d.m.v. een dikwandige rubberslang met
een open watermanometer; de diameter der benen bedroeg ruim 2 cm.
Tussen viskosimeter en manometer was een driewegkraan geschakeld,
die ons in staat stelde, de viskosimeter naar willekeur met de manometer
of met een zuiginrichting te verbinden.
De vloeistof in de viskosimeter regelden wij achtereenvolgens, zowel
op de beide merktekens, die bij de kleine bol waren aangebracht, als op
verschillende plaatsen tussen deze in.
Het duurde gewoonlik een uur, vóór er evenwicht was ingetreden
tussen de hydrostatiese druk in de manometer en die in de viskosimeter,
t.g.v. de aanwezigheid van de nauwe kapillair.
Met behulp van een kathetometer, die onbeweeglik was opgesteld,
lazen wij de volgende standen af:
a.nbsp;die van de vloeistof in de kleine viskosimeterbol, óp of tussen de beide
merken;
b.nbsp;die der vloeistof in de grote viskosimeterbol en
c.nbsp;het hoogteverschil van het water in de manometer (waarbij de tem-
peratuur werd genoteerd).
Het verschil tussen a en b leert ons het hoogteverschil h (uitgedrukt
in cm. water van 20° C.) van de vloeistof in de viskosimeter; c geeft ons
de grootte van de effektieve drukking p (uitgedrukt in cm. water van 4° C.),
bij de verschillende standen a van het water in de kleine bol.
Daar we het tijdelik gemiddelde van p en h moesten berekenen, maten
wij vervolgens met de stopwatch de tijden, waarop de vloeistof de onder
a genoemde standen passeerde.
De drukkingen p en h zetten wij in twee grafieken als ordinaten tegen
de tijd als abcis af. Hieruit bepaalden wij de waarde van de tijdellk ge-
middelde druk p op 13.96 cm. water van 4° C. en die van het tijdelik ge-
middelde hoogteverschil h op 14.24 cm. water van 20° C.
Uit de betrekking p = h (s — A) — ky berekenen wij dan voor k de
waarde 3.24, waarbij gebruik is gemaakt van de volgende gegevens:
s = 0.9982.
A = 0.0012.
y = 0.074 gr./cm.
De grootte van de korrektle 8i, die bij 0° C. aan de gevonden door-
stromingstijd moet worden aangebracht, vindt men nu volgens:
s _ ^_n_,
oi — r
h (s - X)ö
bezit de konstante waarde 0.226, wanneer y in gr./cm. is uitgedrukt.
h
yg, de oppervlaktespanning der onderzochte vloeistof bij de temperatuur
0°, berekenen wij met behulp van de volgende gegevens:
y van water :
720.00° = 0.074 gr./cm.
toeneming per graad temperatuurverlaging:
0.00016 gr./cm.
y van nitrobenzol:
720.00' = 0-0439 gr./cm.
toeneming per graad temperatuurverlaging:
0.00009 gr./cm.
(s — A)^ stelt voor de dichtheid van de gemeten vloeistof in lucht bij C.
De maximale waarde van Sj bedraagt bij onze viskositeitsmetingen
ongeveer 1.7%.
Op het belang van deze korrektle wordt doorgaans te weinig gelet.
2. Wanneer steeds in de viskosimeter eenzelfde volume vloeistof
van 20° C. gebracht wordt, neemt deze bij temperaturen der meting lager
dan 20° C. een geringere ruimte In, t.g.v. Inkrimping van het glas en van
de vloeistof zelve.
gt;) Jaeger, Z. anorg. allgem. Chem. 101, I (I9I7);
Moser, Ann. Phys. (4) 82, 993 (1927).
=) Jaeger, Z. anorg. allgem. Chem. 101, 1 (1917).
Hierdoor wordt de hydrostatiese druk vergroot.
De volumeverandering van het glas verwaarlozen wij t.o.v. die van de
vloeistof.
Stelt V het volume bij 20° C. der vloeistof In de viskosimeter voor, R
de straal van de grote viskosimeterbol, h de gemiddelde vloeistofhoogte
bij 20° C. en A \ de volumeverandermg bij afkoehng der vloeistof van
20° op 6° C., dan bedraagt de toeneming van h, t.g.v. deze afkoeling:
-AV
TT R2 •
De bij 6° C. waargenomen doorstromingstljd t moet dus vermeerderd
worden met een bedrag
§2 =--t (uitgedrukt in sek.).
R^h
4_v
v
Daar - Zl V = — V. als V voorstelt het spec. volume der vloeistof
bij 20,00° C. en zl V de toeneming ervan bij verwarming van 6° tot 20° C.,
kan men ook schrijven:
nbsp;t = 0.106 X ^ X t.
V Jr K'^ hnbsp;v
De waarde 0.106 is bepaald met behulp van de volgende gegevens:
V = 19.04 cc.
R = 2 cm.
h = 14.24 cm.
Om deze korrektie klein te houden hebben wij R groot gekozen.
§2 bedraagt bij onze metingen ten hoogste 0.1 % van de gemeten door-
stromingstljd.
3. Bij de vulling van de viskosimeter moet men zorg dragen, dat de
temperatuur der pipet en die van de gepipetteerde vloeistof 20° C. is,
opdat steeds hetzelfde volume V (van 20° C.) aanwezig is. Om de fout
te verkleinen, welke optreedt, indien aan deze voorwaarde niet is voldaan,
kozen wij de diameter van de benedenste bol groot, 4 cm. Daar de tem-
peratuur der werkkamer nooit belangrijk van 20° C. afweek, mocht de
korrektie voor de volumeverandering van het glas der pipet verwaarloosd
worden. De te pipetteren vloeistof brachten wij eerst op ongeveer 20° C.;
een temperatuurverschil van 2° C. veroorzaakt een afwijking van 0.01 %
in de doorstromingstljd, zoals een eenvoudige berekening doet zien. Deze
afwijking is niet van belang.
4.nbsp;Water en nitrobenzol vloeien op verschillende wijze uit een pipet.
Om het verschil in het uitgestroomd volume te bepalen, wogen wij (bij
18° C.) zowel van water als van nitrobenzol drie pipetvullingen. Als ge-
middeld verschil in volume vonden wij 0.11 %, hetgeen overeenkomt
met een verschil in doorstromingstijd van 0.012%. Dit mogen wij ver-
waarlozen.
5.nbsp;Ten gevolge van de verkorting van de glazen kapillair bij tempera-
tuurverlaging, zal de hydrostatiese druk verkleind en dientengevolge de
doorstromingstijd vergroot worden. De kleine korrektie, waarmee de waar-
genomen tijd verminderd moet worden, valt echter binnen de proeffouten.
De laagste temperatuur, bij welke de viskositeit door ons is gemeten,
bedraagt 3° C., de lengte der kapillair ongeveer 15 cm. Berekenen we,
met een lineaire uitzettingskoëfficiënt van glas 0.000009, de maximale
procentuele fout, die in de doorstromingstijd kan optreden, dan vinden
we daarvoor
17 x 0.000009 x 100 = 0.015%,
welke wij verwaarloosden.
6.nbsp;Bij de berekening der viskositeiten der onderzochte vloeistoffen
moeten de dichtheden in lucht in rekening gebracht worden. Wanneer s
de dichtheid in vakuo voorstelt en A de dichtheid van lucht, geeft s — A
de gezochte dichtheid in lucht aan. De korrekties, welke wij bij de bere-
kening der viskositeiten, aanbrachten, zijn de onder 1, 2 en 6 genoemde.
D. Berekening van de absolute Viskositeit van Nitro-
benzol.
Zoals we op blz. 52 gezien hebben, kunnen wij, onder inachtneming
van de nodige korrekties bij het meten van de relatieve viskositeiten van
nitrobenzol bij verschillende temperaturen t.o.v. elkaar, gebruik maken
van de betrekking — == ^^ ^ , waarin -qg voorstelt de viskositeit van
Vio ^20 tao
nitrobenzol bij bepaalde temperatuur O, betrokken op die van dezelfde
vloeistof bij 20° C. (onze standaardtemperatuur).
sg en t^ zijn de dichtheid der vloeistof in lucht, resp. de gekorrigeerde
doorvloeiïngstijd bij 6° C.; S20 en t2o diezelfde grootheden bij 20° C.
Bepaalt men nu tevens bij 20° C. de inwendige wrijving van nitrobenzol
t.o.v. die van water bij diezelfde temperatuur, dan kan men, door sub-
stitutie van de absolute viskositeit van water bij 20° C., ook voor nitro-
benzol de absolute waarden bij alle onderzochte temperaturen berekenen.
Ter verduideliking berekenen wij de absolute viskositeit van nitroben-
zol bij 3.94° C. De waargenomen doorstromingstijd van nitrobenzol bij
3.94° C. is 708.4 sek. (blz. 57).
De grootte der korrektie 8i bedraagt (blz. 59) bij 3.94° C.:
y. 0.226 x 0.0453 x 708.4nbsp;,
- 0.226 x ^t ---^^- - - 6.0 sek.
Yff = 0.0453 gr./cm.
t = 708.4 sek.
S0 = 1.21919 (ber. uit verg. 3 blz. 35).
A^ = 0.00127.
De grootte der korrektie 82 bedraagt bij 3.94° C. (blz. 60).
.J V , 0.106 x 0.01082 x 708.4 , . ,
0.106 x — x t = -ÖMÖ3-
V3.94» = 0.82021 (ber. met verg. (3) blz. 35).
V = v2o.oo° = 0.83103nbsp;(idem)
t = 708.4 sek.
De gekorrigeerde doorstromingstijd van nitrobenzol bij 3.94° C. is
dan 703.4 sek.
De dichtheid in lucht bedraagt 1.21792.
De ongekorrigeerde doorstromingstijd van nitrobenzol bij 20.00° C.
bedraagt 514.5 sek. 81 = — 4.2 en 83 = ± O sek. De gekorrigeerde
tijd is dan 510.3 sek.
De dichtheid in lucht is 1.20212.
De verhouding tussen de viskositeiten van nitrobenzol bij 3.94° en
20.00° C. is:
703.4 x 1.21792 _ , .g..
510.3 x 1.20212
De ongekorrigeerde doorstromingstijd van water bij 20.00° C. bedraagt
309.6 sek. De korrektie 81 = — 5.2 en 82 = dz O sek. De gekorrigeerde
doorvloeiïngstijd is nu 304.4 sek.
De dichtheid in lucht is 0.99703.
Nemen we voor de absolute viskositeit vannbsp;water bij 20.00° C. de
waarde 0.01006^). dan berekenen wij voor de absolute viskositeit van
nitrobenzol bij 20.00° C.:
= 304:4 X aS ^nbsp;=
De absolute viskositeit van nitrobenzol bij 3.94° C. bedraagt dan
- 1.3965 x 0.02033^ - 0.02839'
en de fluïditeit
In werkelikheid zijn, zowel bij 20.00° als bij 3.94° C. verschillende
doorvloeiïngstijden gemeten met verschillende vullingen van de beide
nitrobenzolpreparaten A en B.
Bij de definitieve berekening van 17 en ^ hebben wij van die verschil-
lende doorvloeiïngstijden het gemiddelde genomen. Ten gevolge hier-
van wijkt de uitkomst, in het volgende hoofdstuk vermeld, van de boven
berekende waarde enigszins af.
III. Definitieve Metingen der Viskositeit.
A. Zuiver Nitrobenzol.
De viskositeit hebben wij bij verschillende temperaturen tussen 3 en
20° C. bepaald.
Van preparaat A, uit handelsnitrobenzol gezuiverd, zijn met drie ver-
schillende vuUingen, van B, dat uit benzol was bereid, slechts met één
vulling de doorstromingstijden waargenomen. Deze tijden zijn vermeld
in Kolom 2, 3, 4 en 5 van Tabel 15; de laatste Kolom bevat de gemid-
delden van deze tijden (De doorstromingstijden, behorende bij tempera-
turen, die slechts 0.01° C. verschillen, zijn, evenals die temperaturen
zelf, met akkolades samengevat).
Tabel 16 bevat de viskositeiten van zuiver nitrobenzol (ij) bij verschil-
lende temperaturen, betrokken op die van deze vloeistof bij 20.00° C.
als eenheid.
quot;) Hosking, PhÜ. Mag. (6) 18. 260 (1909).
-ocr page 68-Tabel 17 geeft in Kolom 2 de absolute viskositeit van nitrobenzol,
berekend met die van water bij 20.00° C. (0.01006) als eenheid, bij de
temperaturen, vermeld in Kolom 1.
TABEL 15.
Doorstromingstljd t in sek.
Temp. in C.° |
Prep. A |
Prep. B |
t gemidd. | ||
2.95 |
724.8 |
_ |
_ |
724.8 | |
3.94 |
708.4 |
708.6 |
708.7 |
708.7 |
708.6 |
4.94 |
693.1 |
693.1 |
— |
693.1 |
693.1 |
^ 5.93 |
678.4 ) |
— |
— |
678.2 |
678.3 } |
( 5.94 |
678.2 ^ |
678.1 |
— |
— |
678.2 ^ |
^ 6.93 |
— |
664.0 |
664.0 |
663.7 |
663.9 ) |
( 6.94 |
663.8 |
— |
— |
— |
663.8 ^ |
7.93 |
649.2 |
649.2 |
649.5 |
649.6 |
649.4 |
^ 8.92 |
— |
— |
636.3 |
636.4 |
636.4 ) |
636.1 |
— |
— |
— |
636.1 ^ | |
9.42 |
630.2 |
— |
— |
630.0 |
630.1 |
9.92 |
622.6 |
— |
— |
622.9 |
622.8 |
10.92 |
— |
— |
611.0 |
610.8 |
610.9 |
11.93 |
598.6 |
— |
— |
598.7 |
598.7 |
^ 12.93 |
— |
— |
587.5 |
587.2 |
587.4 } |
( 12.94 |
587.2 |
— |
— |
— |
587.2 ^ |
13.94 |
575.1 |
— |
— |
575.2 |
575.2 |
14.94 |
— |
— |
564.8 |
564.8 |
564.8 |
15.95 |
553.9 |
— |
554.1 |
— |
554.0 |
16.95 |
— |
— |
— |
544.0 |
544.0 |
17.95 |
533.7 |
— |
533.9 |
— |
533.8 |
20.00 |
514.5 |
514.6 |
514.7 |
514.5 |
514.6 |
Kolom 3 bevat de reciproke waarden hiervan, de waarden der fluïdi-
teit. Uit deze cijfers is met behulp van de methode der kleinste kwadraten,
de volgende interpolatieformule berekend:
clgt;g - 31.98® 0.80348 6 0.002742 .............. (10),
de fluïditeit bij de temperatuur 6 (in C°.) voorstelt.
waarm
■) Hosking, Phü. Mag. (6) 18, 260 (1909).nbsp;j.
Het cijfer quot; in de eerste term na het = teken heeft slechts betekenis als atrondingscijter bij de berekening van (
-ocr page 69-De nauwkeurigheid, waarmee de door ons gevonden fluïditeiten bij
de met behulp van vergelijking (10) berekende aansluiten, blijkt uit de
laatste Kolom van Tabel 17.
Uit de vorm dezer interpolatieformule zien wij, dat, evenmin als bij
de dichtheidsmetingen, van een knik in de viskositeit-temperatuurlijn
tussen 3 en 20° C. sprake is.
TABEL 16.
Viskositeit van zuiver Nitrobenzol bij verschillende
temperaturen (7,20° = !)•
Temp. |
t ongekorr. |
Korr. 8x |
Korr. 82 |
t gekorr. |
Dichtheid |
V (w = 1) |
2.95 |
724.8 |
-6.0 |
1.0 |
719.8 |
1.21890 |
1.4299 |
3.94 |
708.6 |
-6.0 |
1.0 |
703.6 |
1.21792 |
1.3967 |
4.94 |
693.1 |
-5.9 |
0.9 |
688.1 |
1.21693 |
1.3648 |
5.94 |
678.2 |
-5.7 |
0.8 |
673.3 |
1.21596 |
1.3344 |
6.93 |
663.9 |
-5.6 |
0.8 |
659.1 |
1.21498 |
1.3052 |
7.93 |
649.4 |
-5.4 |
0.7 |
644.7 |
1.21398 |
1.2756 |
8.92 |
636.3 |
-5.3 |
0.6 |
631.6 |
1.21303 |
1.2487 |
9.42 |
630.1 |
-5.3 |
0.6 |
625.4 |
1.21250 |
1.2359 |
9.92 |
622.8 |
-5.2 |
0.5 |
618.1 |
1.21203 |
1.2209 |
10.92 |
610.9 |
-5.1 |
0.5 |
606.3 |
1.21104 |
1.1967 |
11.93 |
598.7 |
-5.0 |
0.4 |
594.1 |
1.21004 |
1.1717 |
12.93 |
587.3 |
-4.9 |
0.4 |
582.8 |
1.20907 |
1.1485 |
13.94 |
575.2 |
-4.8 |
0.3 |
570.7 |
1.20805 |
1.1237 |
14.94 |
564.8 |
-4.7 |
0.3 |
560.4 |
1.20707 |
1.1025 |
15.95 |
554.0 |
-4.6 |
0.2 |
549.6 |
1.20609 |
1.0804 |
16.95 |
544.0 |
-4.5 |
0.1 |
539.6 |
1.20508 |
1.0598 |
17.95 |
533.8 |
— 4.4 |
0.1 |
529.5 |
1.20411 |
1.0392 |
20.00 |
514.6 |
-4.2 |
±0 |
510.4 |
1.20212 |
1.0000 |
TABEL 17.
Viskositeit, resp. Fluïditeit van zuiver Nitrobenzol tussen 2.95 en
20.00° C.
Temp. in C°. |
gev. |
gev. |
ber. |
0 gev.—ber. |
2.95 |
0.02908 |
34.39 |
34.38 |
0.01 |
3.94 |
0.02841 |
35.20 |
35.20 |
± 0 |
4.94 |
0.02776 |
36.03 |
36.03 |
± 0 |
5.94 |
0.02714 |
36.85 |
36.86 |
— 0.01 |
6.93 |
0.02655 |
37.67 |
37.69 |
- 0.02 |
7.93 |
0.02594 |
38.54 |
38.53 |
0.01 |
8.92 |
0.02540 |
39.38 |
39.37 |
0.01 |
9.42 |
0.02514 |
39.79 |
39.80 |
— 0.01 |
9.92 |
0.02484 |
40.26 |
40.23 |
0.03 |
10.92 |
0.02434 |
41.09 |
41.09 |
± 0 |
11.93 |
0.02383 |
41.96 |
41.96 |
± 0 |
12.93 |
0.02336 |
42.81 |
42.83 |
— 0.02 |
13.94 |
0.02286 |
43.75 |
43.72 |
0.03 |
14.94 |
0.02242 |
44.60 |
44.60 |
± 0 |
15.95 |
0.02197 |
45.51 |
45.50 |
0.01 |
16.95 |
0.02155 |
46.40 |
46.39 |
0.01 |
17.95 |
0.02114 |
47.31 |
47.30 |
0.01 |
20.00 |
0.02034 |
49.17 |
49.16 |
0.01 |
B. Invloed van Licht op de Viskositeit van zuiver
Nitrobenzol.
In Kolom 5 en 6 van Tabel 18 zijn de viskositeit, resp. fluïditeit, ver-
meld van een preparaat zuiver nitrobenzol, dat gedurende drie maanden
(Junie, Augustus, September 1932) aan het daglicht blootgesteld is ge-
weest. Zoals uit de laatste Kolom van deze Tabel blijkt, zijn de verschillen
met de volgens vergelijking (10) berekende waarden der fluïditeit, niet
groter dan de proeffouten.
TABEL 18.
Viskositeit, resp. Fluïditeit van Nitrobenzol, dat gedurende
3 maanden (Junie—Sept. 1932) aan het licht bloot-
gesteld is geweest (tussen 6 en 20° C.).
Temp. |
t gekorr. |
s - A |
V imo' = 1) |
lt;fgt; |
lt;!gt; |
lt;fgt; gev.-ber. | |
3.94 |
703.7 |
1.21801 |
1.3975 |
0.02841 |
35.20 |
35.20 |
± 0 |
4.94 |
688.2 |
1.21700 |
1.3656 |
0.02776 |
36.02 |
36.03 |
— 0.01 |
5.93 |
673.4 |
1.21601 |
1.3351 |
0.02714 |
36.84 |
36.85 |
— 0.01 |
6.93 |
658.9 |
1.21501 |
1.3053 |
0.02654 |
37.68 |
37.69 |
— 0.01 |
7.93 |
645.0 |
1.21401 |
1.2767 |
0.02596 |
38.53 |
38.53 |
± 0 |
8.92 |
631.5 |
1.21305 |
1.2490 |
0.02539 |
39.38 |
39.37 |
0.01 |
9.92 |
618.2 |
1.21206 |
1.2217 |
0.02484 |
40.26 |
40.23 |
0.03 |
11.93 |
594.2 |
1.21006 |
1.1723 |
0.02383 |
41.96 |
41.96 |
± 0 |
12.93 |
583.3 |
1.20909 |
1.1499 |
0.02338 |
42.77 |
42.83 |
— 0.06 |
14.94 |
560.2 |
1.20708 |
1.1025 |
0.02241 |
44.61 |
44.60 |
0.01 |
16.95 |
539.4 |
1.20511 |
1.0599 |
0.02155 |
46.40 |
46.39 |
0.01 |
20.00 |
510.2 |
1.20213 |
1.0000 |
0.02033 |
49.19 |
49.16 |
0.03 |
C. Waterhoudend Nitrobenzol.
De uitkomsten der viskositeitsmetingen aan een waterhoudend pre-
paraat — smeltpunt 5.57° C. in (vochtige) lucht bepaald — zijn in Tabel
19 samengevat.nbsp;,nbsp;i- , , inbsp;••
De bij de berekening gebruikte dichtheden van dit preparaat zijn die
(afgerond op 4 decimalen), welke in Kolom 2 van Tabel 7 zijn vermeld.
De in Kolom 2 aangegeven doorstromingstijden zijn gemiddelden van
de met twee verschillende vullingen bepaalde. Zoals we in de laatste Kolom
zien, zijn bij alle waargenomen temperaturen de fluïditeiten van dit pre-
paraat — dat ongeveer 0.05 gew. procent water bevat — kleiner, dan de
voor zuiver nitrobenzol berekende.
De fluïditeit van dit vochtige nitrobenzol kunnen wij, m haar afhanke-
likheld van de temperatuur met de volgende vergelijking beschrijven:
= 31.92® 0.80348 e 0.002742 e\
dus d.m.v. een kromme, welke met de door verg. (10) gegevene even-
wijdig loopt.nbsp;,
Ook hier treedt een knik in de viskositeit-temperatuurkromme met op.
-ocr page 72-TABEL 19.
Viskositeit, resp. Fluïditeit van waterhoudend Nitrobenzol met
smeltpunt zb 5.57° C. tussen 5 en 20° C.
Temp. |
t gekorr. |
s-A |
v (w = I) |
[1?] |
lt;igt; |
lt;j) ber. |
gev.-ber. |
4.94 |
689.1 |
1.2167 |
1.3658 |
0.02779 |
35.98 |
36.03 |
- 0.05 |
5.94 |
674.3 |
1.2157 |
1.3354 |
0.02717 |
36.80 |
36.86 |
— 0.06 |
6.94 |
660.2 |
1.2147 |
1.3064 |
0.02658 |
37.62 |
37.70 |
- 0.08 |
7.94 |
646.2 |
1.2137 |
\2m |
0.02600 |
38.47 |
38.54 |
- 0.07 |
8.93 |
632.9 |
1.2127 |
1.2503 |
0.02544 |
39.31 |
39.38 |
- 0.07 |
9.93 |
620.1 |
1.2118 |
1.2240 |
0.02491 |
40.15 |
40.24 |
- 0.09 |
10.94 |
606.8 |
1.2108 |
1.1969 |
0.02435 |
41.06 |
41.11 |
- 0.05 |
11.94 |
595.2 |
1.2098 |
1.1730 |
0.02387 |
41.90 |
41.97 |
- 0.07 |
12.94 |
583.9 |
1.2088 |
1.1498 |
0.02340 |
42.74 |
42.84 |
— 0.10 |
13.94 |
571.8 |
1.2078 |
1.1250 |
0.02289 |
43.68 |
43.72 |
- 0.04 |
16.95 |
540.0 |
1.2048 |
1.0598 |
0.02157 |
46.37 |
46.39 |
- 0.02 |
20.00 |
510.8 |
1.2018 |
1.0000 |
0.02035 |
49.14 |
49.16 |
— 0.02 |
TABEL 20.
Biezonderheden |
t (gekorr.) | |
Zuiver nitrobenzol; smp. 5.76° C |
510.4 | |
Waterhoudend nitrobenzol; smp. |
5.57° C. | |
Viskosimeter afgesloten met P2O5 |
droogbuis: | |
Ie dag |
510.8 | |
3e „ |
511.2 | |
4e ,. |
511.1 | |
5e ., |
511.2 | |
P2O5 buis verwijderd: | ||
5e „ |
511.3 | |
Vochtige lucht doorgeperst .... |
6e „ |
510.2 |
7e ,, |
509.9 | |
Vochtige lucht doorgeperst .... |
.. 7e „ |
509.4 |
2 uur later .................. |
. 7e |
509.3 |
Hoewel water op zich zelf grotere fluïditeit bezit dan nitrobenzol,
vertoont het mengsel een kleinere waarde, bij zeer geringe koncentratie
aan water. Om na te gaan, welke invloed toevoeging van meer water op
de doorstromingstijd had, bepaalden wij deze bij 20.00° C. onder de in
Tabel 20 aangegeven omstandigheden.
Afgezien van de onverklaarbare toeneming van de doorstromingstijd
bij de waarnemingen op de eerste, resp. de derde dag, neemt deze tijd af,
wanneer meer water opgenomen wordt.
Daar het niet op onze weg lag de viskositeit van een nltrobenzol-
watermengsel In afhankelikheid van de koncentratie der komponenten
te bestuderen, zijn wij niet verder op dit verschijnsel Ingegaan.
IV. Bepalingen der Viskositeit van Nitrobenzol door andere Auteurs.
Tijdens ons onderzoek hebben Massy, Warren en WoLFENDEN
Wellm^) en van Itterbeek^) eveneens viskoslteitsmetingen met ni-
trobenzol tussen ongeveer 6 en 20° C. uitgevoerd.
Enkele van hun cijfers zijn In Tabel 21 vermeld. De derde Kolom bevat
de waarden der door de In de eerste Kolom genoemde onderzoekers
gevonden fluïditeitquot;), de vierde de door ons met behulp van verg. (10)
berekende, bij dezelfde temperatuur.
In verband met de grote temperatuurkoëfficiënt der fluïditeit van ni-
trobenzol (2.5% per graad) en de nauwkeurigheid van onze metingen
(ongeveer 0.05%), kan een overeenstemming van 0.1 % met de waarden,
door andere auteurs vermeld, nauwellks verwacht worden, ook al zouden
deze met eenzelfde precisie gewerkt hebben.
Van ItterBEEK maakte bij zijn relatieve metingen gebruik van de me-
thode der draaiende schijf. Het logarlthmles dekrement der draaiingen
Is evenredig met de viskositeltskoëfficiënt. In een grafiek zette hij de ge-
vonden waarden van dit dekrement tegen de temperatuur der vloeistof
uit. Bij zijn zuiver materiaal (smp. 5.70° C. ± 0.02) vindt hij een rechte
lijn, bij een waterhoudend preparaat (smp. 5.32° C. ± 0.02) twee rechten,
welke elkaar bij ongeveer 9.6° C. snijden. Daar van Itterbeek numeriese
waarden niet meedeelt, kan niet worden uitgemaakt, of deze knik reëel
Is. Men kan door de gegeven punten der grafiek I.p.v. twee rechten even
goed een flauw gebogen lijn trekken, waarmede dan de knik natuurlik
verdwijnt. (Vergel. blz. 39).
Massy c.s., evenals Wellm, gebruikten een viskosimeter volgens Wl.
OsTWALD. w'ellm geeft een relatieve nauwkeurigheid op van 0.05%;
')nbsp;J. Chem. Soc. 91 (1932).
Onbsp;Z. physik. Chem. (B) 19. 113 (1932).nbsp;I«n932^
=.)nbsp;Nature 130, 389 (1932); Wis- en Natuurk. Tijdschr. 6. '35 U 932).
.nbsp;Zo mogelik omgerekend met de door ons gebruikte standaardwasrde 0.01006.
-ocr page 74-TABEL 2L
Bepalingen der Fluïditeit van Nitrobenzol door andere Auteurs.
Naam van de |
Temp. |
gev. |
lt;!gt; ber. |
Biezonderheden |
Massy, Warren en | ||||
Wolfenden |
5.69 |
36.45 |
36.65 |
Smp. 5.77° C.± 0.02 |
19.94 |
48.88 |
49.10 | ||
Wellm 2) ........ |
4.92 |
36.76 |
36.01 |
Smp. 5.6 - 5.7° C. |
19.80 |
50.10 |
48.97 | ||
Drapier ...... |
13.5 |
44.5 |
43.34 |
gefraktioneerde nitro- |
18.0 |
48.7 |
47.34 |
benzol van Kahl- | |
baum. | ||||
*Drucker enkassel^) |
5.0 |
37.08 |
36.07 |
gefraktioneerde nitro- |
10.0 |
41.6 |
40.30 |
benzol van Kahl- | |
baum. | ||||
*Muchin®) ...... |
20.0 |
S 49.64 |
49.16 |
preparaat in „übli- |
M9.9 |
cher Weise gereinigtquot; | |||
Bramley ...... |
20.00 |
52.25 |
49.16 | |
Dummer 0........ |
10.0 |
41.3 |
40.30 | |
20.0 |
50.5 |
49.16 | ||
Bingham, v. Kloos- | ||||
ter en Kleinspehn®) |
10.0 |
39.86 |
40.30 |
tweemaal gedestill. |
20.0 |
49.66 |
49.16 |
gedroogd labor. prep. | |
*Di Carli ..... |
3.0 |
32.30 |
34.42 |
gefraktioneerd prep. |
20.0 |
46.36 |
49.16 |
van Kahlbaum. |
biezonderheden omtrent afmetingen van het instrument en eventueel
aangebrachte korrekties ontbreken. Hij vindt bij alle onderzochte tem-
peraturen een ongeveer 1 tot 2% hogere fluïditeit dan wij.
De cijfers van Massy c.s. verdienen meer vertrouwen. De stroming
der vloeistof in de door hen gebruikte viskosimeter volgde de wet van
PoiSEUlLLE. Dat zij de zo belangrijke kapillariteitskorrektie hebben aange-
bracht is niet zeker, doch wel waarschijnhk, daar zij voor biezonder-
heden naar Applebey's meedeling verwijzen, die bij zijn metingen
hiermede rekening heeft gehouden. De in de viskosimeter, welke van een
chloorcalciumdrooghuis was voorzien, gevulde nitrobenzol vertoonde
evenwel niet een konstante doorstromingstijd. Deze nam af, naarmate
de vloeistof langer in de viskosimeter gestaan had. Een dergelik verschijnsel
namen wij bij ons zuiver preparaat nooit waar. Zij zoeken de oorzaak
in een langzame opneming van water en houden hiermee rekening, door-
dat zij aan de waargenomen tijden een korrektie aanbrengen, die des te
groter was, naarmate de nitrobenzol langer gelegenheid heeft gehad
vocht op te nemen. Of door opneming van water de fluïditeit vergroot of
verkleind wordt, staat niet vast, in verband met het op blz. 69 meegedeelde.
Dit doet enige onzekerheid ontstaan wat betreft de nauwkeurigheid der
verkregen resultaten. Bij alle waargenomen temperaturen is de gevonden
fluïditeit ongeveer 0.5% lager dan de door ons met behulp van verg. (10)
berekende.
Massy c.s., evenals van ItterbeEK en Wellm, hebben een diskonti-
nuïteit in de viskositeit-temperatuurlijn niet kunnen konstateren.
De overige in Tabel 21 vermelde waarden der fluïditeit hebben slechts
in zover betekenis, als zij doen zien, hoe gering de waarde is, die men aan
dergelike metingen kan toekennen, indien de nodige voorzorgen bij hun
uitvoering niet in acht zijn genomen. Hoewel zij alle zijn uitgevoerd, nadat
GrüNEISEN er op gewezen had, dat men niet elke willekeurige viskosi-
meter zonder meer voor betrouwbare metingen mag gebruiken, delen
de bedoelde auteurs niets mede omtrent de afmetingen van hun instru-
menten, waardoor het onzeker wordt of zij zonder meer de wet van Poi-
SEUlLLE' mochten toepassen. Dat dientengevolge verschillen van enkele
procenten met de door ons bepaalde fluïditeiten optreden, baart dan ook
niet verwondering, te minder, daar zij preparaten van ongedefinieerde
zuiverheid hebben gebruikt.
J. Chem. Soc. 97. 2000 (1910)..
') Wiss. Abh. d. Phys. Techn. Reichsanstalt 4. 151 (1903).
HOOFDSTUK IV.
Overzicht der verschillende Onderzoekingen omtrent Allotropie
bij vloeibaar Nitrobenzol, Zwavelkoolstof en Ether.
I. Allotropie bij vloeibaar Nitrobenzol?
Behalve de dichtheid, hebben M. WoLFKE en J. Mazur eveneens de
dlëlektriclteitskonstante en de brekingsindex van nitrobenzol in afhanke-
likheid der temperatuur onderzocht
Voor de brekingsindex worden cijfers niet door hen gegeven; zij delen
slechts mede, dat bij het overgangspunt, tot welks bestaan zij op grond
van hun overige metingen konkluderen, een diskontlnuïteit in de brekings-
index-temperatuurlijn optrad.
De resultaten der metingen van de dlëlektriclteitskonstante, tussen
0.02 en 30.01° C, geven zij in Tabel 1 op blz. 119 van hun verhandeling^).
Omtrent de kromme, welke het verband aangeeft tussen e (dlëlektr. kon-
stante) en T (temperatuur) schrijven zij (zie ook Flg. 5, pag. 120):
„Wir sehen, dass die Kurve, welche den Verlauf der Dielektrizitäts-
konstante in Abhängigkeit von der Temperatur darstellt, zwei Unstetig-
kelten aufweist. Ein kleiner Sprung S von ungefähr 0.4 liegt zwischen
5.50 und 6.01° C, d.h. beim Uebergang des Nltrobenzols aus dem festen
in den flüssigen Zustand. Ein starkes, stell ansteigendes Maximum U
der Dielektrizitätskonstante von sehr hohem Werte 38.153 befindet sich
im flüssigen Gebiet des Nltrobenzols bei 9.6° C. Der Verlauf der Kurve
vor und hinter dem Maximum U ist ganz verschieden.quot;
Ten slotte namen WoLFKE en Mazur nog de verwarmingskromme van
nitrobenzol op. Bij verwarmen van een preparaat, welks temperatuur
met behulp van weerstandsthermometers werd gemeten, namen zij van
het smeltpunt af een geregelde temperatuurstijging waar, totdat bij
9.5° C. de temperatuur gedurende zekere tijd konstant bleef, om ver-
volgens weer te stijgen, maar nu met een andere snelheid, dan beneden
9.5° C.
Op grond van deze uitkomsten komen zij tot de konklusie, dat
vloeibaar nitrobenzol bij 9.6° C. een overgangspunt bezit. De toestand
') Z. Physik. 74, 110 (1932).
-ocr page 77-boven de overgangstemperatuur noemen zij vloeibaar nitrobenzol I,
die er beneden vloeibaar nitrobenzol II. De omzettingswarmte I—II
berekenen zij op 0.14 kal./gram.
Behalve door ons, zijn hun uitkomsten door verscheidene andere on-
derzoekers gekontroleerd, aan preparaten van de meest uiteenlopende
zuiverheid.
Naast de reeds besproken dichtheid en viskositeit zijn diëlek-
triciteitskonstante en brekingsindex ^ nader onderzocht. Een verwar-
mingslijn is bepaald door Massy c.s. en Murakami; Thorne en Bay-
ley, evenals WoLFKE en Ziemecki hebben het raman-spektrum
Stewart het röntgen-spektrum ') van nitrobenzol opgenomen, bij tem-
peraturen zowel boven als beneden het vermeende overgangspunt. Ten
slotte heeft TroTTER het elektro-optiese KERR-effekt bestudeerd
Alleen Stewart en Trotter komen tot de konklusie, dat er met ni-
trobenzol tussen ongeveer 9 en 10° C. iets biezonders aan de hand zou
kunnen zijn.
De vraag dringt zich op, of er, op grond dezer uiteenlopende resultaten,
reden is tot het bestaan van allotropie bij vloeibaar nitrobenzol te be-
sluiten.
Dobinsky ®) tracht uit te maken, of de aanwezigheid van een veront-
reiniging in het gebruikte materiaal verantwoordelik kan zijn voor het
feit, dat vele onderzoekers een overgangspunt niet hebben gevonden.
Hij komt tot het besluit, dat een verontreiniging, welke in de ene modifi-
katie beter oplost dan in de andere, het overgangspunt kan verschuiven
beneden de temperatuur van het smeltpunt. Deze opvatting houdt niet
stand, aangezien het door Wolfke en Mazur gebruikte preparaat aller-
minst zuiverder was dan dat van anderen.
Bovendien zijn de knik in de dichtheid-temperatuurlijn en „het scherpe
maximumquot; in de e — T kromme geenszins kenmerkend voor een allo-
trope omzetting van een zuivere stof^quot;), waarbij immers de grootheden
D en e sprongsgewijs moeten veranderen: bij éénzelfde temperatuur
behoren twee verschillende waarden.
blz. 38.
? Ï^Jt. Nature «O. 93 (19^; Phys. Rev « 448
Braune en Giertz, Z. physik. Chem. (A) 161, 389 (1932);
Wellm, Z. physik. Chem. (B) 19, ( 932
') Murakami, Bul!. Chem. Soc. Japan 7, 216 (1932);
Newton Friend, Nature 129, 471 (1932);
WoLf-ke en Ziemecki, Acta physica polomca 1, U^^J.
') Massy c. s., J. Chem. Soc. 91 (1932);
Murakami, Bull. Chem. Soc. Japan 7. 216 (1932).
«) Thorne en Bayley, Phys. Rev. 41, 376 (1932);
Wolfke en Ziemecki, Acta physica pobmca 1, z/l
') Stewart, Phys. Rev. 39, 176 (1932).
«) rROTTER, Phys. Rev. 40, 1052 (1932).
•) Na,ure 130, 662 (1932).
quot;) A. Smits, Z. physik. Chem. (A) 160, 225 (1932).
Smits en Gerding spreken de mening uit, dat het door WoLFKE en
Mazur gevonden verschijnsel te w^ljten zou zijn aan de aanwezigheid
van water in het door deze gebruikte nitrobenzol. Zij zouden dan het
binaire systeem nitrobenzol — water, met een bepaalde koncentratie
der komponenten, onderzocht hebben. Het verloop der verwarmingslijn
kan volgens hen op deze wijze misschien verklaard worden, de aanwezig-
heid van het maximum in de diëlektriclteitskonstante stellig niet.
Uit de door ons uitgevoerde dichtheids- en viskositeitsmetlngen met
waterhoudend nitrobenzol. evenals uit waarnemingen van BraUNE en
Giertz is echter voldoende gebleken, dat de aanwezigheid van water
het verschijnsel niet te voorschijn kan roepen. Smits en Gerding hebben
nagelaten zelf de juistheid van hun eigen onderstelling te toetsen aan het
experiment.
Wolfke en Mazur vatten de door hen onderstelde overgang der beide
vloeistofmodiflkaties op als gepaard gaande met een verandering in de
bouw van het nitrobenzolmolekuul. Bij hun metingen der dlëlektriese
polarisatie P treedt bij 9.5° C. een uitgesproken knik in de P—T kromme
op. Deze knik kon door plekara 1) niet gereproduceerd worden. Even-
min vonden Wellm en BrAUNE en glertz het scherpe maximum
in de dlëlektriciteitskonstante-temperatuurlijn bij 9.5° C. terug.
De temperatuurkoëfficlënt van de brekingsindex vertoont volgens
Murakami '). Newton Friend ®), Wolfke en Ziemecki evenmin een
knik.
Uit het feit, dat de molekulaire polarisatie van nitrobenzol lineair met
de temperatuur verandert, besluit PlEKARA, dat verandering in de grootte
van het elektrles moment van het molekuul niet optreedt. Een struktuur-
veranderlng van het nitrobenzolmolekuul heeft niet plaats.
M. Wolfke geeft toe, dat de verandering in de bouw van het mole-
kuul niet diepgaand kan zijn, omdat het RAMAN-spektrum, bij een tempe-
ratuur, boven en beneden 9.5° C. opgenomen, verschillende lijnen niet
doet zien. Thorne en Bayley bevestigen deze negatieve resultaten.
Zoals reeds is opgemerkt, treedt volgens Trotter een verandering
in de kerr-konstante van nitrobenzol op tussen 9 en 10° C. ongeveer.
Deze metingen zijn niet gemakkellk uit te voeren; de meedeling is boven-
1nbsp; Z. physik. Chem. (A) 161, 389 (1932).
') Buil. Chem. Soc. Japan 7, 216 (1932).
') Nature 129, 471 (1932).
') Acta physica polonica 1, 271 (1932).
quot;) Wolfke en Ziemecki, Acta physica polonica 1, 271 (1932).
quot;) Phys. Rev. 41, 376 (1932).
quot;) Phys. Rev. 40, 1052 (1932).
dien in zeer vage bewoordingen gesteld, zodat we niet weten, of er veel
betekenis aan gehecht kan worden.
De uitlating van stewart over het verschil in röntgenbeeld van ni-
trobenzol, boven en beneden het vermeende overgangspunt opgenomen,
moet volgens zijn partikuliere meedeling aan ons verklaard worden, niet
door aan te nemen, dat er verschillende vloeibare modifikaties met een
scherp overgangspunt optreden, maar in de zin van zijn „Cybotaxisquot;
theorie. Stewart onderstelt, dat de molekulen — speciaal onsymmetriese
— van een vloeistof invloed hebben op de oriëntatie van de naburige,
waardoor in de vloeistof — bij temperaturen niet te ver boven het smelt-
— Je molekulen op bepaalde wijze gerangschikt worden. Zodoende
ontstaan plaatsen met grotere en kleinere dichtheid, welke met de tem-
peratuur geleidelik veranderen. Stewart kon bij de temperatuur van het
vermeende overgangspunt van nitrobenzol duidelike, abrupte verande-
ringen in deze molekuulgroeperingen waarnemen.
Deze experimenten en beschouwingen zijn nog te veel in hun begin-
stadium, dan dat er een definitieve konklusie uit zou mogen worden ge-
trokken.nbsp;.nbsp;I -ii 1 r •
Op grond van de besproken metmgen der meest verschillende tysies-
chemiese eigenschappen, moet het bestaan van een verandering in de
struktuur van het nitrobenzolmolekuul ontkend worden. Een andere
kwestie is, of niet het geleidelik aktief worden der verschillende vrijheids-
graden van het zo gekompllceerde nitrobenzolmolekuul, bij temperaturen
weinig hoger dan het smehpunt, de oorzaak kan zijn van een mogelike
diskontinuïtelt van enkele fysiese eigenschappen.
Gewoonlik neemt men aan, dat bij de overgang van de vaste m de vloei-
bare toestand, de molekulen rotatiebeweging verkrijgen, naast de tril-
lingsbeweging, die zij reeds in vaste toestand bezaten. Daar de molekulen
elkaar beïnvloeden in hun beweging, is het denkbaar, dat zij, onmiddellik
nadat de vaste stof gesmolten is, nog niet de nodige klnetiese energie
verkregen hebben, die nodig is, om de rotatie te kunnen uitvoeren. Eerst
wanneer een voldoend aantal molekulen bij hogere temperatuur vrijere
beweging hebben verkregen, is het begrijpelik, dat met het werkzaam
worden van een rotatievrijheidsgraad, een toeneming der diëlektnese
polarisatie en eventueel volumevergroting gepaard kan gaan.
11. Allotropie bij Zwavelkoolstof en Ether in vloeibare toestand?
Daar gebleken is, dat het overgangspunt, hetwelk WoLFKE en Mazur
bij zuiver, vloeibaar nitrobenzol meenden gevonden te hebben, met be-
staat, betwijfelen wij, of aan de door hen bij zwavelkoolstof (smp.
—112° C.) en diethylether (smp. —117.3° C.) bij —90°, resp. —105° C.
gevonden anomalieën reële betekenis toekomt
De aanleiding tot de onderzoekingen van WoLFKE en Mazur is mede
geweest het feit, dat isnardi zowel bij zwavelkoolstof, als bij ether
een abnormale maximale waarde, bij —90° C., resp. —108° C., van de
diëlektriciteitskonstante gevonden heeft. Deze uitkomsten zijn echter
later door Matsuike weerlegd, wat zwavelkoolstof betreft; Mura-
kami kon in de verwarmingslijn van CS2, van het smeltpunt af opge-
nomen, biezondere punten niet konstateren. Deze negatieve resultaten
worden voor CS2 bevestigd door de dichtheidsmetingen van Körber
en die van Seitz, Althertum en Lechner ®).
Met ether zijn betrouwbare viskositeitsmetingen uitgevoerd door
Archibald en Ure en door Mitsukuri en Tonomura evenmin
als bij de metingen der dichtheid aan deze stof, door Taylor en Smith quot;)
en door Seitz, Althertum en Lechner vermeld, treedt een knik op
in de kromme, welke de temperatuurafhankelikheid van deze grootheden
hier beschrijft.
Met deze uitkomsten is in overeenstemming de waarneming van Bar^°),
die het RAMAN-spektrum van ether heeft opgenomen.
Samenvattend mag men besluiten, dat de aanwijzingen voor het bestaan
van allotropie in de vloeibare toestand, ook bij zwavelkoolstof en ether,
op zijn minst genomen, zeer zwak zijn. Een nader nauwkeurig onderzoek
met zuivere preparaten is hier noodzakelik.
We hebben het smeltpunt van zuiver nitrobenzol, langs twee verschil-
lende wegen bereid, bepaald op 5.76° C. ± 0.01 (in droge waterstof-
atmosfeer).
Met deze vloeistof hebben wij dichtheids- en vlskositeitsmetlngen uit-
gevoerd tussen ongeveer 3° en 20° C.
Zowel de waarden der dichtheid als die der fluïditeit bij de verschil-
lende temperaturen blijken te kunnen worden beschreven door twee
interpolatieformules van kwadratiese vorm. Van een diskontinuïtelt in
de temperatuurafhankelikheid van de belde genoemde fysiese eigen-
schappen is, in het bedoelde interval, niet sprake.
Gebleken is, dat de oorzaak van de door M. WoLFKE en J. Mazur ge-
vonden anomalie in de dichtheld-temperatuurlijn, niet gezocht kan wor-
den in de aanwezigheid van water in overigens zuiver nitrobenzol.
Mede op grond van de resultaten der metingen, door andere onder-
zoekers met nitrobenzol uitgevoerd, zijn wij tot de konklusie gekomen,
dat het bewijs voor de realiteit van het door WoLFKE en Mazur vermeende
overgangspunt bij vloeibaar nitrobenzol niet geleverd is.
Het is noodzakelik, de uitkomsten der metingen, door hen met ether
en zwavelkoolstof verricht, op nieuw uit te voeren met materiaal, dat aan
de hoge eisen van zuiverheid voldoet, welke bij onderzoekingen als deze
gesteld moeten worden.
iÊsmA, bffeti^^fs. w^w ^ -wKï éaé^quot;quot;^'. feij /.vMi.gt;«4boôl«to.i («B^K-'
■ ^Mr ^nnbsp;Î/ ? c.) ^ -w. rxw: —m^'CL '
êân:-: quot;■'-.■î.nbsp;. 't .. - ■ v'MläSJS is'mede '
^ hm^quot;-.'--nbsp;■ .nbsp;ai«j^K«*'
w) it).«-'^i qQnbsp;fim»^^
til arequot;«-;?nbsp;îîrW C',nbsp;13e»V31|«0 fKMWI^
h» aTiiOquot;^ M tooh »b JIääx^ nh I^Jnbsp;^
dïquot; isb ni nah
î i iv. inbsp;iMf^fwiv yd Jnuqiymyf»'«
,n-»8ni?ont isb «»îWïKdîiu ab ,gt;liWMlîooo ai teH
ôaii^'Âjt^t^fiî^^^nbsp;JÎquot; wueia qo ^Jfi ^itïsvnbsp;m
; «i-j^'flli^'ngJ^îiDi^^^ iid aiîsw .J-wWovnbsp;ff«v n»«» sb
^ ■ ' ' a'iià 'nbsp;.athfm^ r'fi^n bhte»'^ f
5. ÄÄ lt;3».*nbsp;..-i-v iM'vquot;nbsp;■nbsp;, •
♦^Mvi«.xfciw. -»« rv. .gt;!•lt;•nbsp;.nbsp;.nbsp;. •
■ ^
-ocr page 83-^.'■■'■-ri'.rf:
t...
f'-
quot;V:
î'f
■•I-
. «
\ i
-ocr page 85-■ • . .
r-
■y y
......■ r
1 - ft ~
,nbsp;~-, . : ■............ .. Vi'Sï
-
■
-ocr page 86- -ocr page 87- -ocr page 88-