物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教案

1、長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿實(shí)驗(yàn)一 液體飽和蒸汽壓的測定1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)靜動(dòng)態(tài)法測定液體飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系。2掌握U型管壓差計(jì)及數(shù)字式壓力計(jì)的使用方法和真空泵的使用，初步掌握真空實(shí)驗(yàn)技術(shù)，用數(shù)字式壓力計(jì)測定異丙醇的飽和蒸汽壓。3明確純液體飽和蒸氣壓的定義和氣液兩相平衡的概念，深入了解純液體飽和蒸氣壓和溫度的關(guān)系克勞修斯-克拉貝龍方程式。4學(xué)會(huì)用圖解法求被測液體在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)的平均摩爾氣化熱與正常沸點(diǎn)。1.2 實(shí)驗(yàn)原理一定溫度下，在一真空的密閉容器中，液體很快和它的蒸氣建立動(dòng)態(tài)平衡即蒸氣分子向液面凝結(jié)和液體分子從表面逃逸的速度相等，此時(shí)液面上的蒸氣壓力就是液體在此溫度時(shí)的飽和蒸氣壓

2、，液體的飽和蒸氣壓與溫度有一定的關(guān)系，溫度升高，分子運(yùn)動(dòng)加劇，因而單位時(shí)間內(nèi)從液面逸出的分子數(shù)增多，蒸氣壓增大。反之，溫度降低時(shí)，則蒸氣壓減小。當(dāng)蒸氣壓與外界相等時(shí)，液體便沸騰，外壓不同時(shí)，液體的沸點(diǎn)不同。我們把外壓為101.325kPa時(shí)沸騰溫度定為液體正常的沸點(diǎn)。液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系可用克勞修斯克拉貝龍（Clausiua-clapey-ron）方程式來表示式中p為液體在溫度T時(shí)的飽和蒸氣壓（Pa），T為熱力學(xué)溫度（K），Hm為液體摩爾汽化熱，R為氣體常數(shù)。在溫度變化較小的范圍內(nèi)，則可把Hm視為常數(shù)，當(dāng)作平均摩爾汽化熱，將上式積分得：式中A為積分常數(shù)，與壓力p的單位有關(guān)。上式可知，在

3、一定溫度范 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿圍內(nèi)，測定不同溫度下得飽和蒸氣壓，以lgp對作圖，可得一直線，被測液體的飽和蒸氣壓。此法一般適用于蒸氣壓比較小的液體。而由直線的斜率可以求出實(shí)驗(yàn)溫度的液體平均摩爾汽化熱vapHm。當(dāng)外壓為101.325kPa時(shí)，液體的蒸氣壓與外壓相等時(shí)的溫度稱為該液體的正常沸點(diǎn)。從圖中也可求得其正常沸點(diǎn)。測定液體飽和蒸氣壓的方法主要有以下三種：（1）飽和氣流法在一定溫度和壓力下通過一定體積巳被待測液體所飽和的氣流，用某物質(zhì)完全吸收，然后稱量吸收物質(zhì)增加的重量，便可計(jì)算蒸氣的分壓，這個(gè)分壓就是該溫度下被測液體的飽和蒸氣壓。此法一般適用于蒸氣壓比較小的液體。（2）靜

4、態(tài)法在某一溫度下將被測液體放在一個(gè)密閉的體系中，直接測量其飽和蒸氣壓，此法一般適用于蒸氣壓比較大的液體。（3）動(dòng)態(tài)法利用當(dāng)液體的蒸氣壓與外壓相等時(shí)液體沸騰的原理，測定液體在不同外壓時(shí)的沸點(diǎn)就可求出不同溫度下的蒸氣壓。1.3 實(shí)驗(yàn)儀器與用品飽和蒸汽壓測定裝置一套（見圖1），真空泵1臺(tái)，數(shù)字式壓力計(jì)1臺(tái)1. 緩沖球 2. 攪拌器 3. 溫度計(jì) 4. 冷凝管5. 平衡管 6. 緩沖瓶 7 冷阱 8.恒溫水浴圖1 飽和蒸汽壓測定裝置 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿溫度計(jì)，攪拌器,加熱器。異丙醇。1.4 實(shí)驗(yàn)步驟1安裝裝置面板圖示連接儀器及裝置。開機(jī)預(yù)熱510分鐘，在系統(tǒng)與大氣相通時(shí)置零。2裝樣將

5、平衡管（又稱等位計(jì)、等壓計(jì)）內(nèi)裝入適量待測液體異丙醇。A球管約2/3體積，U形管兩邊各1/2體積。3系統(tǒng)氣密性檢查將穩(wěn)壓瓶上的通大氣閥關(guān)閉，打開接系統(tǒng)和真空泵的兩個(gè)閥門；開啟真空泵，抽至一定真空度時(shí)，關(guān)閉通真空泵閥門，并觀察儀器顯示數(shù)值（-53-67kPa），數(shù)值沒有明顯的下降說明系統(tǒng)氣密性很好；否則需要檢查漏點(diǎn)，并消除。4排除球管上方空間內(nèi)的空氣氣密性好即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)節(jié)恒溫槽的溫度為298.2K，關(guān)閉通大氣的閥門，打開連接系統(tǒng)及真空泵的閥門，打開真空泵進(jìn)行抽空，使球中液體內(nèi)溶解的空氣和A/B空間內(nèi)的空氣呈氣泡狀，通過B管中液體排出， 抽一定時(shí)間后（35min），關(guān)閉接真空泵的閥門，調(diào)節(jié)通大

6、氣的閥門， 使空氣緩慢進(jìn)入系統(tǒng)，直至U型管雙臂液體等高時(shí)從儀表讀數(shù)。同法， 再抽氣，再讀數(shù)；直至兩次讀數(shù)相差無幾（不大于±67Pa），則表示球體液面上的空間已經(jīng)被異丙醇飽和蒸氣充滿。5飽和蒸汽壓的測定用上述方法測定再測定5個(gè)不同溫度時(shí)異丙醇的蒸氣壓（每次溫度差為5K）。在實(shí)驗(yàn)開始前，需要讀取當(dāng)前大氣壓P0，計(jì)算蒸氣壓P。P= P0-E(E為儀器讀數(shù)) 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿5實(shí)驗(yàn)結(jié)束后打開通大氣的閥門，使壓力表回復(fù)零位。關(guān)閉冷卻水，打開通空泵閥門，關(guān)閉所有電源，使實(shí)驗(yàn)裝置復(fù)原。1.5 數(shù)據(jù)記錄與處理1將數(shù)據(jù)（如室溫、大氣壓、沸騰溫度、壓力差和壓力）列表格。表2-1 沸點(diǎn)

7、及蒸汽壓的測定編號(hào)溫度/KE/kPa飽和蒸氣壓p/kPalg12作蒸氣壓-溫度曲線，從曲線求出異丙醇的正常沸點(diǎn)Tb。3作lgp圖，由直線斜率求平均摩爾氣化焓，并與文獻(xiàn)值進(jìn)行比較。1.6 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 1測量前按下校零按鈕校零，測量過程中不可再按校零。2放入空氣必須小心，防止過多使空氣倒灌，否則重新抽氣排氣。3注意抽氣時(shí)先開啟真空泵后打開體系與穩(wěn)壓瓶間的活塞；停止抽氣時(shí)先打開通大氣的閥門，使壓力表回復(fù)零位，打開通空泵閥門使大氣與真空泵相通，再關(guān)真空泵。1.7 思考題 1在試驗(yàn)過程中，為什么要防止空氣倒灌？2怎樣判斷空氣以被趕凈？能否在加熱情況下檢查是否漏氣？3體系的平衡蒸氣壓是由什么決定的？與液

8、體的量和容器的大小是否有關(guān)？第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿實(shí)驗(yàn)二 最大氣泡壓力法測溶液表面張力2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握氣泡最大壓力法測定液體表面張力的原理與方法，并測定不同濃度正丁醇水溶液的表面張力；2、了解溶液表面的吸附作用，應(yīng)用Gibbs吸附等溫式和Langmuir吸附等溫式求出正丁醇的飽和吸附量，并計(jì)算正丁醇分子的截面積。2.2 實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)液體中加入溶質(zhì)時(shí)，其表面張力就會(huì)升高或降低。若升高，則溶質(zhì)在表面層的濃度比溶液內(nèi)部濃度?。蝗艚档?，則溶質(zhì)在表面層的濃度比溶液內(nèi)部濃度大。這種溶質(zhì)在溶液表面層的濃度與溶液內(nèi)部濃度不一致的現(xiàn)象被稱為溶液表面的吸附作用。單位溶液表面積上溶質(zhì)的過剩量稱為

9、表面吸附量。在一定溫度下,溶液的表面吸附量與表面張力及溶液本體濃度c之間的關(guān)系符合吉布斯吸附等溫式： （1）式中：為表面吸附量（mol·m-2）；T為熱力學(xué)溫度（K）；為稀溶液濃度（單位：mol·L-1）；為表面張力（單位：N·m-1）；R為氣體常數(shù)。當(dāng)溶液的表面張力隨濃度的變化時(shí)，稱為正吸附，表明增加濃度時(shí)，能使溶液表面張力降低的溶質(zhì)，在表面層的濃度大于溶液內(nèi)部的濃度；反之，當(dāng)時(shí)，稱為負(fù)吸附，也就是增加濃度，使溶液的表面張力增加的溶質(zhì)，在表面層的濃度小于溶液內(nèi)部的濃度。用吉布斯吸附等溫式計(jì)算某溶質(zhì)的吸附量時(shí)，可通過實(shí)驗(yàn)測定不同濃度的溶液的表面張力，并以對作圖，如

10、圖10-1所示。在曲線上任取一點(diǎn),通過點(diǎn)作曲線的切線和平行于橫坐標(biāo)的直線，分別與 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿縱坐標(biāo)交于。令，則，代入式（6-2-1），得：；從曲線上取不同的點(diǎn)，就可求abbc 圖10-1 表面張力與濃度關(guān)系圖得不同濃度時(shí)溶質(zhì)在表面層的吸附量。（以上數(shù)據(jù)處理過程也可由 計(jì)算機(jī)作圖處理：由實(shí)驗(yàn)測出不同濃度c對應(yīng)的表面張力,利用計(jì)算機(jī) 作 圖，擬合曲線方程；求導(dǎo)得到代入吉布斯方程 可計(jì)算溶液表面吸附量。）對可形成單分子層吸附的表面活性物質(zhì)，溶液的表面吸附量與溶 液內(nèi)部濃度c之間的關(guān)系符合Langmuir吸附等溫式： （2）式中：為 飽和吸附量；為常數(shù)。將式（2）兩邊取倒數(shù)，

11、并同乘以，可得 （3）根據(jù)式（3），以對作圖應(yīng)為一直線，直線的斜率的倒數(shù)即為。如果以N代表飽和吸附時(shí)單位面積表面層中的分子數(shù)，則N=L，L為阿伏加德羅常數(shù)。而在飽和吸附時(shí)，每個(gè)被吸附的溶質(zhì)分子在表面上所 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿占的面積，即溶質(zhì)分子的截面積為： （4）本實(shí)驗(yàn)選用氣泡最大壓力法測定溶液的表面張力，其原理如下： 處于溶液表面的分子,由于受到不平衡的分子間力的作用而具有表面張力，定義是在表面上垂直作用于單位長度上使表面積收縮的力,單位是牛頓每米（N·m）。圖10-2為氣泡最大壓力法測定溶液表面張力的裝置。其中4是管端為毛細(xì)管的玻璃管，當(dāng)毛細(xì)管端面與待測液體表面相

12、切時(shí)，液面即沿毛細(xì)管上升。打開分液漏斗的活塞，使水緩慢滴下從而增加系統(tǒng)壓力，這樣毛細(xì)管內(nèi)液面上受到一個(gè)比表面張力管中液面上大的壓力，形成壓力差，逐漸把管中液面壓至管口，形成氣泡。由Laplace方程可知，此壓力差與溶液的表面張力成正比，與氣泡的曲率半徑成反比： （5）圖10-2 表面張力測定裝置在形成氣泡的過程中，氣泡曲率半徑經(jīng)歷了：大小大的過程。氣泡剛形成時(shí)，表面幾乎是平的，此時(shí)曲率半徑最大，隨著氣泡的形成，曲率半徑逐漸減小，直到形成半球形時(shí)，曲率半徑達(dá)到最小，并等于毛 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿細(xì)管的半徑rminr毛，由式（6-2-5）可知此時(shí)壓力差達(dá)極大值。即： r毛r液 r毛

13、此時(shí)p達(dá)最大。圖6-2-3 氣泡的曲率半徑 （6） （7）式中：k為儀器常數(shù)，通常用已知表面張力的物質(zhì)確定，本實(shí)驗(yàn)用蒸餾水確定k。若用同一根毛細(xì)管，對表面張力分別為和的液體而言，則有下列關(guān)系： （8）由此可見，只要測出最大壓力差，即可由已知表面張力的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)求出待測物質(zhì)的表面張力。10.3 儀器與藥品 表面張力測定裝置1套；恒溫槽1套；電子天平1臺(tái)；100ml容量瓶8個(gè)；正丁醇（AR）。2.4 實(shí)驗(yàn)步驟1、配制系列正丁醇溶液各100mL：c /(mol / L )0.020.040.060.080.120.160.200.24 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿2、將恒溫槽調(diào)至25±

14、;0.05。3、儀器準(zhǔn)備與檢漏將表面張力測定管與毛細(xì)管洗凈并干燥好，按圖6-2-2連接裝置。插上電源插頭，打開電源開關(guān)，LED顯示即亮，初顯示忽略(過量程時(shí)顯示±1999)，2秒后正常顯示。預(yù)熱五分鐘后按下置零按鈕顯示為0000，表示此時(shí)系統(tǒng)大氣壓差為零。（LED顯示值即為壓力腔體的壓力值，如果壓力腔體的壓力成下降趨勢，則出現(xiàn)的極大值保留顯示約一秒鐘。）在洗凈的表面張力測定管中裝入適量的蒸餾水，打開放水閥6使毛細(xì)管管端與液面恰好相切，關(guān)閉放水閥6。在滴液漏斗中裝入適量水，打開滴液漏斗的活塞，滴液漏斗的水流到磨口燒杯中，使系統(tǒng)的壓力增加，壓力計(jì)上即顯示一壓力差。關(guān)閉滴液漏斗的活塞，若2

15、-3分鐘內(nèi)壓力計(jì)的讀數(shù)不變，則表明系統(tǒng)不漏氣，可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。否則，需檢查漏氣原因， 直至系統(tǒng)不漏氣，方可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。4、以水作為待測液測定儀器常數(shù)打開滴液漏斗，控制滴液速度，使氣泡由毛細(xì)管管口成單泡逸出，且每個(gè)氣泡的形成時(shí)間約為510秒，記錄最大的壓差pmax ，連續(xù)讀數(shù)三次，取其平均值（在毛細(xì)管氣泡逸出的瞬間最大壓差在450Pa900Pa左右，否則須調(diào)換毛細(xì)管）。將pmax的平均值代入式（7）即可求得儀器常數(shù)。5、待測正丁醇溶液表面張力的測定用同樣方法測定不同濃度的正丁醇水溶液，注意由稀至濃依次測 定，每次更換溶液時(shí)，應(yīng)用待測液洗滌毛細(xì)管內(nèi)壁及表面張力管23 次。測定已知濃度的待測樣品的最大壓力

16、差pmax ，連續(xù)讀數(shù)三次，取其平均值。代入公式計(jì)算其表面張力2.5 數(shù)據(jù)記錄與處理1、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄t/ = 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿c / (mol / L)00.020.040.060.080.120.160.200.24p / Pa1p / Pa2p / Pa3p / Pa(平均值)/（N·m-1）Z（mol·m-2）2、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：（1）查所測溫度下水的表面張力 ( H2O )數(shù)據(jù)填入上表，并由計(jì)算儀器常數(shù)；（2）計(jì)算同溫度下各溶液的表面張力：；（3）繪制-的等溫曲線；（4）在-的等溫曲線上取六、七個(gè)點(diǎn)用鏡象法作切線，求出Z值；（5）由計(jì)算不同濃度溶液

17、的，并計(jì)算出值；（6）作圖，由直線斜率求出（單位mol·m-2）,并根據(jù)式（6-2-4）計(jì)算正丁醇分子的截面積（單位nm2）。2.6 注意事項(xiàng) 1、測定用毛細(xì)管一定要清洗干凈，測定時(shí)毛細(xì)管要保持垂直，管端與液面相切；2、實(shí)驗(yàn)用毛細(xì)管的管端一定要光滑、平整、力求程圓形。第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿2.7 思考題：1、做好本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是什么？2、毛細(xì)管不干凈，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有何影響?3、為什么毛細(xì)管端口必須和液面相切?4、若氣泡不成單泡逸出，或逸出速度太快，將會(huì)給實(shí)驗(yàn)帶來什么影響？為什么?5、溫度變化對表面張力有何影響? 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿實(shí)驗(yàn)三 蔗糖水解反應(yīng)速率常

18、數(shù)的測定3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?. 了解蔗糖水解反應(yīng)體系中各物質(zhì)濃度與旋光度之間的關(guān)系。2. 測定蔗糖水解反應(yīng)的速率常數(shù)、半衰期和活化能Ea。3. 了解旋光儀的簡單結(jié)構(gòu)原理和測定旋光物質(zhì)旋光度的原理，正確掌握旋光儀的使用方法。3.2 基本原理蔗糖在水中轉(zhuǎn)化成葡萄糖與果糖,其反應(yīng)為:(蔗糖) (葡萄糖) (果糖)它是一個(gè)二級反應(yīng),在純水中此反應(yīng)的速率極慢,通常需要在H+離子催化作用下進(jìn)行。由于反應(yīng)時(shí)水是大量存在的,盡管有部分水分子參加了反應(yīng),仍可近似地認(rèn)為整個(gè)反應(yīng)過程中水的濃度是恒定的,而且H+作為催化劑,其濃度也保持不變.因此蔗糖水解反應(yīng)可近似為一級反應(yīng)。 一級反應(yīng)的速率方程可由下式表示: (

19、1)為時(shí)間t時(shí)的反應(yīng)物濃度,k為反應(yīng)速率常數(shù)。積分可得: ( 2)為反應(yīng)開始時(shí)反應(yīng)物濃度。當(dāng)時(shí),可用表示反應(yīng)時(shí)間,既為反應(yīng)的半衰期: ( 3)從(2)式不難看出,在不同時(shí)間測定反應(yīng)物的相應(yīng)濃度,并以lnc對t作圖,可得一直線,由直線斜率即可得反應(yīng)速率常數(shù)k o然而反應(yīng)是在不斷進(jìn)行的,要快速分析出反應(yīng)物的濃度是困難的.但蔗糖及其轉(zhuǎn)化物,都具有旋光性,而且它們的旋光能力不同,故可以利用體系在反應(yīng)進(jìn)程中旋光度的變化來度量反應(yīng)的進(jìn)程。 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿測量物質(zhì)旋光度的儀器稱為旋光儀。溶液的旋光度與溶液中所含物質(zhì)的旋光能力、溶液性質(zhì)、溶液濃度、樣品管長度及溫度等均有關(guān)系。當(dāng)其它條件固

20、定時(shí),旋光度與反應(yīng)物濃度c呈線性關(guān)系,即: (4) 式中比例常數(shù)A與物質(zhì)旋光能力、溶液性質(zhì)、溶液濃度、樣品管長度、溫度等有關(guān)。物質(zhì)的旋光能力用比旋光度來度量,比旋光度用下式表示: (5)式中右上角的“20”表示實(shí)驗(yàn)時(shí)溫度為20,D是指用鈉燈光源D線的波長(即589nm),為測得的旋光度(o),L為樣品管長度(dm),C為試樣濃度(g/mL)。反應(yīng)物蔗糖是右旋性物質(zhì),其比旋光度=66.6o; 生成物中葡萄糖也是右旋性物質(zhì),其比旋光度=52.5o,但果糖是左旋性物質(zhì),其比旋光度= -91.9o.由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大,所以生成物呈現(xiàn)左旋性質(zhì)。因此隨著反應(yīng)進(jìn)行,體系的右旋角不斷減小

21、,反應(yīng)至某一瞬間,體系的旋光度可恰好等于零, 而后就變成左旋,直至蔗糖完全轉(zhuǎn)化,這時(shí)左旋角達(dá)到最大值。設(shè)體系最初的旋光度為: .(t=0,蔗糖尚未轉(zhuǎn)化) (6)體系最終的旋光度為: .(t=,蔗糖已完全轉(zhuǎn)化) （7)式(6)和(7)中和分別是聯(lián)系旋光度與反應(yīng)物和生成物濃度的比例常數(shù)。當(dāng)時(shí)間為t時(shí),蔗糖濃度為,此時(shí)旋光度為,即： (8)由 (6)、(7)和(8) 三式聯(lián)立可解得: (9) 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿 ( 10)將(9)和(10)代入(2)式既得: (11)顯然,以對t作圖可得一直線,從直線斜率即可求得反應(yīng)速率常數(shù)k。如果測出兩個(gè)不同溫度時(shí)的值，利用Arrhenius公式

22、求出反應(yīng)在該溫度范圍內(nèi)的平均活化能。 （12）3.3 儀器與試劑1. 儀器：WZZ-2B型自動(dòng)旋光儀1臺(tái)；旋光管（20cm）1支；超級恒溫水浴1套；叉形反應(yīng)管2支；移液管(25mL)2支；容量瓶（50mL)1 個(gè)；秒表1塊2. 試劑：蔗糖(分析純)；HCl溶液(分析純) (2.0 mol/L)3.4 實(shí)驗(yàn)步驟1. 調(diào)恒溫水浴至所需的反應(yīng)溫度30 oC。2. 開啟旋光儀,打開光源開關(guān),鈉燈亮,經(jīng)15分鐘預(yù)熱后使之發(fā)光穩(wěn)定。3. 打開光源開關(guān)，若光源開關(guān)扳上后，鈉光燈熄滅,則將光源開關(guān)重復(fù)拔動(dòng)12次,使鈉燈在直流下點(diǎn)亮為正常。4. 按測量開關(guān),儀器進(jìn)入待測狀態(tài)。將裝有蒸餾水或空白溶液的旋光管放入樣

23、品室,蓋好箱蓋,待顯示讀數(shù)穩(wěn)定后,按清零鈕完成校零。旋光管中若有氣泡,應(yīng)使氣泡浮于凸頸處;通光面兩端若有霧狀水滴,可用濾紙輕輕揩干。旋光管端蓋不宜旋得過緊,以免產(chǎn)生應(yīng)力,影響讀數(shù)。旋光管安放時(shí)應(yīng)注意標(biāo)記的位置和方向,以保證每次測量時(shí)一致。注意:“測量”鈕實(shí)為復(fù)位鈕或啟動(dòng)鈕,按奇數(shù)次啟動(dòng)測量程序,按偶數(shù)次則會(huì)終止測量,且液晶屏無顯示。因此,在開機(jī)后只能按動(dòng)測量鈕1次,否則需要再按動(dòng)測量鈕2次并重新校零! 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿5. t 的測定用移液管移取20%的蔗糖溶液25mL放入叉形管直管，移取25mL 2mol/LHCI溶液放入叉形管側(cè)管（注意勿使兩溶液混合），然后蓋上膠塞，

24、將叉形管置于恒溫槽中恒溫。待溶液恒溫后（不能少于10分鐘），將已恒溫的鹽酸溶液，倒入蔗糖溶液中，立刻開始計(jì)時(shí)，作為反應(yīng)的起點(diǎn)。將溶液搖勻后，迅速用少量混合液清洗旋光管二次，然后將此混合液注滿旋光管，蓋好蓋子（檢查是否漏液和形成氣泡），擦凈旋光管兩端玻璃片，立即置于旋光儀中，測定不同時(shí)間的旋光度。第一個(gè)數(shù)據(jù)要求在反應(yīng)開始后2-3分鐘內(nèi)測定。開始20分鐘內(nèi)，每兩分鐘讀數(shù)一次，以后每五分鐘讀一次。直至旋光度為負(fù)值為止。6 的測定為了得到反應(yīng)終了時(shí)的旋光度，將步驟5叉形管中的剩余混合液轉(zhuǎn)入50 mL容量瓶，置于5060的水浴鍋中恒溫60分鐘，使水解完全。然后冷卻至實(shí)驗(yàn)溫度，再按上述操作，將此混合液裝入

25、旋光管，測其旋光度，此值即可認(rèn)為是。7. 調(diào)恒溫水浴溫度至35,重復(fù)上列步驟56,測量另一溫度下的反應(yīng)數(shù)據(jù)。8. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)立即將旋光管洗凈擦干。依次關(guān)閉測量、光源、電源開關(guān)。3.5 數(shù)據(jù)記錄與處理1. 將所測的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄于下表中 實(shí)驗(yàn)溫度：_ ； HCI 濃度：_ mol/L ; _2. lg(t -)對t作圖，從直線斜率分別求出兩溫度時(shí)的速率常數(shù)k(T1)及k(T2)，并求出兩溫度下的反應(yīng)半衰期。3從k(T1)及k(T2)利用Arrhenius公式求其平均活化能Ea。 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿反應(yīng)時(shí)間t/mintt -lg(t -)3.6 注意事項(xiàng)1. 蔗糖在配制溶液前，先

26、要經(jīng)380K烘干。2. 旋光管蓋只要旋至不漏水即可，過緊旋鈕會(huì)造成損壞或因玻璃片受力產(chǎn)生應(yīng)力而致使有一定假旋光。3.鈉光燈不宜長時(shí)間開啟，測量間隔較長時(shí)，應(yīng)熄滅，以免損壞。4.反應(yīng)速率與溫度有關(guān)，故溶液需恒溫至實(shí)驗(yàn)溫度才能混合。5. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)將旋光管洗凈干燥，防止酸對其腐蝕。6. 溫度對反應(yīng)速度影響較大，所以整個(gè)過程應(yīng)保持恒溫。用水浴加熱反應(yīng)液測時(shí)，溫度不宜過高，以免產(chǎn)生副反應(yīng)，溶液變黃，加熱過程應(yīng)同時(shí)避免溶液蒸發(fā)使糖的濃度改變，從而影響的測定。7. 由于反應(yīng)初始階段速率較快，旋光度變化大，一定要注意時(shí)間的準(zhǔn)確性。8. 根據(jù)反應(yīng)溫度，可適當(dāng)增加HCI的濃度，以縮短反應(yīng)時(shí)間。3.7 思考題

27、1. 蔗糖的轉(zhuǎn)化速率常數(shù)k和哪些因素有關(guān)？2. 在測量蔗糖轉(zhuǎn)化速率常數(shù)時(shí)，選用長的旋光管好？還是短的旋光管 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿好？3. 試估計(jì)本實(shí)驗(yàn)的誤差，怎樣減少實(shí)驗(yàn)誤差？4. 如何根據(jù)蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度數(shù)據(jù)計(jì)算？5. 實(shí)驗(yàn)中,我們用蒸餾水來校正旋光儀的零點(diǎn),試問在蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程中所測的旋光度是否必須要進(jìn)行零點(diǎn)校正？6. 配置蔗糖溶液時(shí)稱量不夠準(zhǔn)確,對測量結(jié)果是否有影響？ 3.8 WZZ2B自動(dòng)旋光儀的使用說明1. 打開電源開關(guān)，這時(shí)鈉光燈在交流工作狀態(tài)下起輝，經(jīng)5分鐘鈉光燈激活后，鈉光燈才發(fā)光穩(wěn)定。2. 打開光源開關(guān)，若光源開關(guān)扳上后，鈉光燈熄滅，則應(yīng)將光源開

28、關(guān)上下重復(fù)扳動(dòng)1到2次，使鈉光燈在直流下點(diǎn)亮，為正常。3. 打開測量開關(guān)，這時(shí)數(shù)碼窗應(yīng)有數(shù)字顯示。4. 將裝有蒸餾水或其它空白溶劑的旋光管放入樣品室，蓋上箱蓋，待示數(shù)穩(wěn)定后，按清零按鈕。5. 取出旋光管。將待測樣品注入旋光管，按相同的位置和方向放入樣品室內(nèi)，蓋好箱蓋，儀器數(shù)顯窗將顯示出該樣品的旋光度。注意旋光管應(yīng)用被測試樣洗濕數(shù)次。6. 逐次按下復(fù)測按鈕，重復(fù)讀數(shù)幾次，取平均值作為樣品的測定結(jié)果。7. 如樣品超過測量范圍，儀器在±45º處來回振蕩。此時(shí)，取出旋光管，儀器即自動(dòng)回到零位。此時(shí)可將試液稀釋一倍再測。8. 儀器使用完畢后，應(yīng)依次關(guān)閉測量、光源、電源開關(guān)。 第 頁長

29、江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿實(shí)驗(yàn)四 乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測定4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?. 了解二級反應(yīng)的特點(diǎn),學(xué)會(huì)用圖解計(jì)算法求取二級反應(yīng)的速率常數(shù).2. 用電導(dǎo)法測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù),了解反應(yīng)活化能的測定方法.4.2 實(shí)驗(yàn)原理1. 乙酸乙酯皂化反應(yīng)是一個(gè)典型的二級反應(yīng)，其反應(yīng)式為： t =0 a a 0 t a x a x x實(shí)驗(yàn)時(shí)CH3COOC2H5和NaOH采用相同的初始濃度a = 0.01 mol/L設(shè)在時(shí)間t時(shí)生成物的濃度為x，則該反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程為： 積分得： （1）隨著反應(yīng)的進(jìn)行，OH不斷減少，電導(dǎo)率大的OH-逐漸為電導(dǎo)率小的CH3COO 所取代，溶液電導(dǎo)率有顯著降

30、低。對稀溶液而言，強(qiáng)電解質(zhì)的電導(dǎo)率與其濃度成正比，而且溶液的總電導(dǎo)率就等于組成該溶液的電解質(zhì)電導(dǎo)率之和，則乙酸乙酯皂化在稀溶液下反應(yīng)就存在如下關(guān)系式： （2） （3） （4）A1, A2是與溫度、電解質(zhì)性質(zhì)、溶劑等因素有關(guān)的比例常數(shù)， 分別為反應(yīng)開始和終了時(shí)溶液的總電導(dǎo)率。為時(shí)間t時(shí)溶液的總電導(dǎo)率。由（2），（3），（4）三式可得： （5） 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿將（5）式代入（1）式整理可得： （6）以 作圖為直線即為二級反應(yīng)，由直線斜率即可求出k .2. 反應(yīng)的速率常數(shù)k與溫度T有關(guān)。若忽略溫度對表觀活化能Ea的影響，則k與T關(guān)系可由阿累尼烏斯公式表示：因而分別測定兩個(gè)溫度下

31、的速率常數(shù)k(T1)及k(T2)即可確定反應(yīng)的活化能。4.3儀器與試劑1. 儀器：DDS-307電導(dǎo)率儀一臺(tái)； 恒溫槽一套；叉形管電導(dǎo)池2個(gè)2. 試劑：0.02 mol/L的CH3COOC2H5 及NaOH溶液；0.01 mol/L的NaOH 溶液。4.4 實(shí)驗(yàn)步驟1. 調(diào)節(jié)恒溫槽至所需控制的溫度T = 25. .2. 調(diào)節(jié)電導(dǎo)率儀。3. 的測定： 將電極取下，用少量 0.01 mol/L NaOH 將電導(dǎo)池及電導(dǎo)電極淋洗23次后, 裝入適量的0.01 mol/LNaOH溶液于電導(dǎo)池中 (測量中液面一定不要低于電極套筒上的刻度線，電極腔體內(nèi)不含氣泡)，放入恒溫槽中恒溫十分鐘，測定其電導(dǎo)率，即為

32、0 。4. t的測定：用移液管分別移取10mL mol/L的CH3COOC2H5 及NaOH溶液于干燥的叉形管電導(dǎo)池的直支管和側(cè)支管中,塞上塞子,置于恒溫槽中恒溫至所需的溫度（8分鐘）后，混合兩溶液，同時(shí)開啟停表，記錄反應(yīng)時(shí)間（注意停表一經(jīng)打開切乎按停，直至全部實(shí)驗(yàn)結(jié)束），并在恒溫槽中將叉形管電導(dǎo)池中溶液混合均勻。 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿在反應(yīng)進(jìn)行到6、9、12、15、20、25、30、35、40、50、60min時(shí)各讀取一次電導(dǎo)率值,記錄 及時(shí)間t。5. 以同樣的步驟,測定T2 = 35下的0，以及在4、6、8、10、12、15、18、21、24、27、30 min時(shí)的 。6.

33、 測量完畢后,關(guān)閉所有電源.將電導(dǎo)池及電導(dǎo)電極用蒸餾水淋洗干凈并插干。4.5 數(shù)據(jù)處理1. 將所測的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄于下列表中T1 = Kt / min/ (s/cm )T2 = Kt / min/ (s/cm )2. 以 對作圖，求出直線斜率，由直線的斜率即可求出k 。分別求出上面兩個(gè)溫度的速率常數(shù)k(T1) 及 k(T2)。3. 由阿累尼烏斯公式 利用測定的兩個(gè)溫度下的速率常數(shù)k(T1)及k(T2)計(jì)算反應(yīng)的活化能Ea .4.6 注意事項(xiàng)1. 本實(shí)驗(yàn)所用的蒸餾水需事先煮沸，待冷卻后使用。 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿2. 測定0時(shí)，溶液應(yīng)臨時(shí)配制，CH3COOC2H5液應(yīng)臨時(shí)配制。3.

34、 所用NaOH溶液和 CH3COOC2H5溶液濃度必須相等。4. 為確保NaOH溶液與 CH3COOC2H5溶液混合均勻，需使該溶液在雙管反應(yīng)器中多次來回往復(fù)。4.7 思考題1. 為什么測定物質(zhì)的電導(dǎo)率，即可求得反應(yīng)的速率常數(shù)？2. 為什么使用蒸餾水事先煮沸為好？3. 使用溶液為什么要臨時(shí)配制？4. 反應(yīng)剛起始時(shí)，值常偏低，為什么？5. 如果NaOH和CH3COOC2H5起始濃度不相等，應(yīng)怎樣計(jì)算k值？4.8 DDS-307電導(dǎo)率儀的使用說明1. 打開電源開關(guān)，儀器進(jìn)入測量狀態(tài)。2. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，設(shè)置方法如下：按“電極常數(shù)”鍵儀表顯示“電極常數(shù)”符號(hào)，按“升、降”鍵設(shè)置到需要的電

35、極常數(shù)，然后按“確認(rèn)”鍵，儀器顯示“測量”進(jìn)入測量狀態(tài)。按“溫度系數(shù)”鍵儀表顯示“溫度系數(shù)%”符號(hào)，按“升、降”鍵設(shè)置到需要的溫度系數(shù)（一般溶液的溫度系數(shù)為2.0%），然后按“確認(rèn)”鍵，儀。器顯示“測量”進(jìn)入測量狀態(tài)，（出廠時(shí)儀器溫度系數(shù)設(shè)置為2.0%）。按“溫度設(shè)置”鍵儀表“0C” 符號(hào)閃爍，按“升、降”鍵設(shè)置到溶液的溫度，然后按“確認(rèn)”鍵，儀器顯示“測量”進(jìn)入測量狀態(tài)。當(dāng)配DJS-1T型溫度探頭電極，鈕子開關(guān)向上時(shí)， 儀器自動(dòng)進(jìn)行溫度測量，此時(shí)“溫度設(shè)置”鍵不起作用；鈕子開關(guān)向下時(shí)， 儀器進(jìn)入無補(bǔ)償測量，按“溫度設(shè)置”鍵儀表“0C”符號(hào)閃爍，表明進(jìn)入溶液溫度設(shè)置，按“升、降”鍵設(shè)置到溶液的

36、溫度，然后按“確認(rèn)”鍵，儀器顯示“測量”進(jìn)入測量狀態(tài)；3. 儀器在測量狀態(tài)下，將清洗過的電極浸入溶液中，此時(shí)顯示數(shù)值即為被測溶液的電導(dǎo)率值。 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿實(shí)驗(yàn)五 燃燒熱的測定5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過測定萘的燃燒熱明確燃燒熱的定義，了解定壓燃燒熱與定容燃燒熱的差別，掌握有關(guān)熱化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一般知識(shí)和技術(shù)。2掌握氧彈式量熱計(jì)的原理、構(gòu)造及其使用方法。3了解高壓鋼瓶的有關(guān)知識(shí)并能正確使用。5.2 實(shí)驗(yàn)原理燃燒熱是指1mol物質(zhì)完全燃燒時(shí)的熱效應(yīng)，是熱化學(xué)中重要的基本數(shù)據(jù)。一般化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，往往因?yàn)榉磻?yīng)太慢或反應(yīng)不完全，因而難以直接測定。但是，通過蓋斯定律可用燃燒熱數(shù)據(jù)間接求算。

37、因此燃燒熱廣泛地用在各種熱化學(xué)計(jì)算中。許多物質(zhì)的燃燒熱和反應(yīng)熱已經(jīng)精確測定。測定燃燒熱的氧彈式量熱計(jì)是重要的熱化學(xué)儀器，在熱化學(xué)、生物化學(xué)以及某些工業(yè)部門中廣泛應(yīng)用。燃燒熱可在恒容或恒壓情況下測定。由熱力學(xué)第一定律可知：在不做非膨脹功情況下，恒容反應(yīng)熱QVU，恒壓反應(yīng)熱QpH。在氧彈式量熱計(jì)中所測燃燒熱為QV，而一般熱化學(xué)計(jì)算用的值為Qp，這兩者可通過下式進(jìn)行換算：QpQV nRT （1）式中：n為反應(yīng)前后生成物與反應(yīng)物中氣體的摩爾數(shù)之差；R為摩爾氣體常數(shù)；T為反應(yīng)溫度(K)。在盛有定量水的容器中，放入內(nèi)裝有一定量樣品和氧氣的密閉氧彈，然后使樣品完全燃燒，放出的熱量通過氧彈傳給水及儀器，引起溫

38、度升高。氧彈量熱計(jì)的基本原理是能量守恒定律，測量介質(zhì)在燃燒前后溫度的變化值，則恒容燃燒熱為：QVW(t終t始) （2）式中：W為樣品等物質(zhì)燃燒放熱使水及儀器每升高1所需的熱量，稱為水當(dāng)量。 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿水當(dāng)量的求法是用已知燃燒熱的物質(zhì)(如本實(shí)驗(yàn)用苯甲酸)放在量熱 計(jì)中燃燒，測定其始、終態(tài)溫度，一般來說，對不同樣品，只要每次的水量相同，水當(dāng)量就是定值。熱化學(xué)實(shí)驗(yàn)常用的量熱計(jì)有環(huán)境恒溫式量熱計(jì)和絕熱式量熱計(jì)兩種。環(huán)境恒溫式量熱計(jì)的構(gòu)造如圖3-1所示。由圖可知，環(huán)境恒溫式量熱計(jì)的最外層是儲(chǔ)滿水的外筒(圖中5)，當(dāng)氧彈中的樣品開始燃燒時(shí)，內(nèi)筒與外筒之間有少許熱交換，因此不能直接

39、測出初溫和最高溫度，需要由溫度時(shí)間曲線(即雷諾曲線)進(jìn)行確定, 詳細(xì)步驟如下：將樣品燃燒前后歷次觀察的水溫對時(shí)間作圖，聯(lián)成FHIDG折線，如圖3-2所示。圖中H相當(dāng)于開始燃燒之點(diǎn)，D為觀察到的最高溫度讀數(shù)點(diǎn)，作相當(dāng)于環(huán)境溫度之平行線JI交折線于I過I點(diǎn)作ab垂線，然后將FH線和GD線外延交ab線A、C兩點(diǎn)，A點(diǎn)與C點(diǎn)所表示的溫度差即為欲求溫度的升高T。圖中AA為開始燃燒到溫度上升至環(huán)境溫度這段 圖3-1 恒溫式氧彈量熱計(jì) 1-氧彈；2-溫度傳感器；3-內(nèi)筒；4-空氣隔層；5-外筒；6-攪拌時(shí)間t1內(nèi)，由環(huán)境輻射進(jìn)來和攪拌引進(jìn)的能量而造成體系溫度的升高必須扣除，CC為溫度由環(huán)境溫度升高到最高點(diǎn)D

40、這一段時(shí)間t2內(nèi)，體系向環(huán)境輻射出能量而造成體系溫度的降低，因此需要添加上。由此可見AC兩點(diǎn)的溫差是較客觀地表示了由于樣品燃燒致使量熱計(jì)溫度升 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿高的數(shù)值。有時(shí)量熱計(jì)的絕熱情況良好，熱漏小，而攪拌器功率大，不斷稍微引進(jìn)能量使得燃燒后的最高點(diǎn)不出現(xiàn)，如圖3-2與3-3所示。這種情況下T仍然可以按照同樣方法校正。 圖3-2 絕熱較差時(shí)的雷諾校正圖 圖3-3 絕熱良好時(shí)的雷諾校正圖 5.3 實(shí)驗(yàn)儀器與用品氧彈式量熱計(jì)1套，BS-IIS型測定數(shù)據(jù)采集接口裝置，壓片機(jī)，氧氣鋼瓶（帶氧氣表），電子天平1臺(tái)（0.0001g），燃燒絲。苯甲酸（A.R），萘（A.R）。5.4

41、實(shí)驗(yàn)步驟1水當(dāng)量的測定：（1）儀器預(yù)熱將量熱計(jì)及其全部附件清理干凈，將有關(guān)儀器通電預(yù)熱。（2）樣品壓片 取約10cm長的燃燒絲一根，分別在電子天平上準(zhǔn)確稱重；在電子臺(tái)秤上粗稱0.70.8g苯甲酸，在壓片機(jī)中壓成片狀。（3）氧彈充氧將氧彈的彈頭放在彈頭架上，把燃燒絲的兩端分別緊繞在氧彈頭上的兩根電極上；把彈頭放入彈杯中，擰緊，用萬用表檢查兩極是否導(dǎo)通，若導(dǎo)通，則充氧，開始先充約0.5MPa氧氣，然后開啟出口，借以趕出氧彈中的空氣。再充入1.5MPa氧氣。氧彈放入量熱計(jì)中，接好點(diǎn)火線。 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿（4）調(diào)節(jié)水溫調(diào)節(jié)水溫約低于外筒水溫1。用容量瓶量取3000mL（視內(nèi)筒容積

42、而定）已調(diào)溫的水注入內(nèi)筒，水面蓋過氧彈，裝好攪拌頭。（5）測定水當(dāng)量打開攪拌器，接通溫差測量儀，撥在溫度擋上，待溫度穩(wěn)定后開始記錄溫度，每隔30s記錄一次，直到連續(xù)幾min水溫有規(guī)律微小變化，開啟“點(diǎn)火”按鈕，當(dāng)溫度明顯升高時(shí)，說明點(diǎn)火成功，繼續(xù)每30s記錄一次；到溫度升至最高點(diǎn)后，再記錄幾min，停止實(shí)驗(yàn)。停止攪拌，取出氧彈，放出余氣，打開氧彈蓋，若氧彈中無灰燼， 表示燃燒完全，將剩余燃燒絲稱重，待處理數(shù)據(jù)時(shí)用。2測量萘的燃燒熱 稱取0.60.7g萘，重復(fù)上述步驟測定之。5.5 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1 內(nèi)筒中加3000mL水后若有氣泡逸出，說明氧彈漏氣，設(shè)法排除。2攪拌時(shí)不得有摩擦聲。3燃燒樣品萘?xí)r

43、，內(nèi)筒水要更換且需重新調(diào)溫。4氧氣瓶在開總閥前要檢查減壓閥是否關(guān)好；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要關(guān)上鋼瓶總閥，注意排凈余氣，使指針回零。5.6 數(shù)據(jù)記錄與處理1將實(shí)驗(yàn)條件和原始數(shù)據(jù)列表記錄。2由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別求出苯甲酸、萘燃燒前后的t始和t終。3由苯甲酸數(shù)據(jù)求出水當(dāng)量W。Qv（苯甲酸）W(t終t始)式中：Qv（苯甲酸）=-3230.6kJ·mol1。4求出萘的燃燒熱QV，換算成Qp。5將所測萘的燃燒熱值與文獻(xiàn)值比較，求出誤差，分析誤差產(chǎn)生的原因。 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿5.7 思考題1在使用氧氣鋼瓶及氧氣減壓閥時(shí)，應(yīng)注意哪些基本要求？2. 本實(shí)驗(yàn)中，那些為體系？那些為環(huán)境？實(shí)驗(yàn)過程中有無

44、熱損耗，如何降低熱損耗？3. 在環(huán)境恒溫式量熱計(jì)中，為什么內(nèi)筒水溫要比外筒水溫低？低多少合適？ 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿實(shí)驗(yàn)六 粘度法測定高聚物的相對分子質(zhì)量6.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握用烏氏粘度計(jì)測定高聚物溶液粘度的原理和方法；2、測定高聚物聚乙二醇的粘均相對分子質(zhì)量。6.2 實(shí)驗(yàn)原理在高聚物中，因聚合度不一定相同，所以分子量不均一，高聚物相對分子質(zhì)量是一個(gè)統(tǒng)計(jì)平均值。高聚物相對分子質(zhì)量對高分子化合物的性能影響很大。通過測定相對分子質(zhì)量，可進(jìn)一步了解高聚物性能，指導(dǎo)和控制聚合時(shí)的條件，以獲得性能優(yōu)良的產(chǎn)品。對線性高聚物，相對分子質(zhì)量的測定方法有如下幾種，其適用的相對分子量的范圍如下：

45、方法名稱適用分子量范圍端基的化學(xué)滴定3×104以下沸點(diǎn)升高3×104以下滲透壓104-106光散射104-107超速離心沉降及擴(kuò)散104-107上述的方法，除了端基滴定外，都需要比較復(fù)雜的設(shè)備，實(shí)驗(yàn)方法也不簡單，不能滿足快速便捷的測定要求。因此在高分子化學(xué)中，已經(jīng)發(fā)展了一個(gè)最簡便的經(jīng)驗(yàn)方法來測定分子量，這就是粘度法。該方法設(shè)備簡單，操作方便，且有一定的精確度，所以被常用與測定高聚物的相對分子量。粘度法利用高分子溶液的粘度和分子量間的某種經(jīng)驗(yàn)方程式來計(jì)算分子量。因?yàn)樵诖朔ㄖ兴玫恼扯群拖鄬Ψ肿恿康慕?jīng)驗(yàn)方程，要用其它方法確定，高聚物不同，溶劑不同，相對分子質(zhì)量范圍不同，就要用不

46、同的經(jīng)驗(yàn)方程式，所以粘度法不是測分子量絕對值的方法。用粘度法測得的相對分子質(zhì)量稱為粘均相對分子質(zhì)量。任何液體都具有粘度，這是在液體流動(dòng)時(shí)，分子之間內(nèi)摩擦力的反 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿映。高聚物溶液的特點(diǎn)是粘度大，原因在于其分子鏈長度遠(yuǎn)大于溶劑分子，加上溶劑化作用，使其在流動(dòng)時(shí)受到較大的內(nèi)摩擦力。粘性液體在流動(dòng)過程中所受阻力的大小可用粘度系數(shù)（簡稱粘度）來表示（）。純?nèi)軇┱扯确从沉巳軇┓肿娱g的內(nèi)摩擦力，記作；高聚物溶液的粘度則是高聚物分子間的內(nèi)摩擦力、高聚物分子與溶劑分子間的內(nèi)摩擦以及三者之和。在相同溫度下，通常。我們定義溶液粘度比純?nèi)軇┑恼扯仍龃蟮姆謹(jǐn)?shù)稱為增比粘度，即： （1）式

47、中：，稱作相對粘度，為溶液粘度與純?nèi)軇┱扯鹊谋戎?。表示已扣除了溶劑分子間的內(nèi)摩擦效應(yīng)，僅反映了高聚物分子與溶劑分子間和高聚物分子間的內(nèi)摩擦效應(yīng)。不同濃度的高聚物溶液的粘度是不同的，因此高聚物溶液的增比粘度往往隨濃度增大而增大。為方便比較，常采用單位濃度（kg·m-3）增加所引起的溶液增比粘度的增加，即，作為高聚物分子量的量度。稱為比濃粘度，其數(shù)值也隨溶液濃度改變而改變。在足夠稀的高聚物溶液中，有如下經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式： （2）式中：為Huggins常數(shù)，稱為特性粘度，它反映的是無限稀釋溶液中高聚物分子與溶劑分子間的內(nèi)摩擦，其值取決于溶劑的性質(zhì)及高聚物分子的大小和形態(tài)，其單位是濃度-1，即：

48、第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿另外稱為比濃對數(shù)粘度，也隨濃度而變。當(dāng)高聚物濃度不大時(shí)，它們的關(guān)系可表示如下： （3）式中：為Kramer常數(shù)。當(dāng)時(shí)，的極限值亦為，即：由式（2）、（3）可知，以和對作圖，外推至=0時(shí)所得截距即為。 或 圖6-1 外推法求示意圖 在一定的溫度和溶劑中，高聚物溶液的特性粘度與高聚物相對分子量之間的關(guān)系，通常用帶有兩個(gè)參數(shù)的Mark-Houwink經(jīng)驗(yàn)方程式來表示： （4）式中：為高聚物的粘均相對分子質(zhì)量，和是經(jīng)驗(yàn)方程的兩個(gè)參數(shù)，它們與溫度，高聚物及溶劑的性質(zhì)有關(guān)，其中指數(shù)是溶液中高分 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿子形態(tài)的函數(shù)。在大部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中，的數(shù)值

49、在0.5-1.0之間。和的數(shù)值要由其它實(shí)驗(yàn)方法（如滲透壓法）確定。因此若測得高聚物溶液的特性粘度，根據(jù)上式及和值，即可計(jì)算高聚物的相對分子質(zhì)量。測定液體粘度的方法主要有：（1）用毛細(xì)管粘度計(jì)測定液體流經(jīng)一定長度毛細(xì)管的時(shí)間；（2）用落球式粘度計(jì)測定圓球在液體中的下落速度；（3）用旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)測定液體與同心軸圓柱體相對轉(zhuǎn)動(dòng)的情況。在測定高聚物溶液的特性粘度時(shí)，以毛細(xì)管法最為方便。當(dāng)液體在重力作用下流經(jīng)毛細(xì)管時(shí)，其遵守Poiseuille定律： （5）式中：為液體的粘度；為毛細(xì)管兩端的壓力差；為毛細(xì)管的半徑；為毛細(xì)管的長度；為流經(jīng)毛細(xì)管的液體體積；為體積為的液體的流出時(shí)間；為液體的密度；為重力加速度；為流經(jīng)毛細(xì)管液體的平均液柱高度。用同一粘度計(jì)在相同條件下測定兩個(gè)液體粘度時(shí)，它們的粘度之比等于密度與流出時(shí)間之比： （6）如果溶液的濃度不大，溶液的密度與溶劑的密度可近似看作相同，故 （7）所以只需測定溶液和溶劑在毛細(xì)管中的流出時(shí)間就可得到相對粘度。6.3 儀器與試劑恒溫槽一套；烏氏粘度計(jì)1支