物理化學(xué)------各個實驗實驗報告參考答案

1、 燃燒熱的的測定一、實驗?zāi)康?通過萘和蔗糖的燃燒熱的測定，掌握有關(guān)熱化學(xué)實驗的一般知識和測量技術(shù)。了解氧彈式熱計的原理、構(gòu)造和使用方法。2了解恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱的差異和相互關(guān)系。3學(xué)會應(yīng)用圖解法校正溫度改變值。二、實驗原理了解燃燒熱的定義，水當(dāng)量的含義。燃燒熱是指1mol物質(zhì)完全燃燒時所放出的熱量，在恒容條件下測得的燃燒熱為恒容燃燒熱()，恒壓條件下測得燃燒熱為恒壓燃燒熱()。假設(shè)把參加反響的氣體和生成氣體視為理想氣體，那么。假設(shè)測得或中的任一個，就可根據(jù)此式乘出另一個?；瘜W(xué)反響熱效應(yīng)包括燃燒熱常用恒壓熱效應(yīng)表示。在盛有定量水的容器中，放入裝有一定量樣品和樣體的密閉氧彈，然后使樣品完全燃燒

2、，放出熱量使水和儀器升溫，假設(shè)儀器中水量為W(g)，儀器熱容，燃燒前后溫度為t0和tn，那么m(g)物質(zhì)燃燒熱。假設(shè)水的比熱容C1。摩爾質(zhì)量為M的物質(zhì)。其摩爾燃燒熱為，熱容可用燃燒熱的標(biāo)準物質(zhì)苯甲酸，26.434來標(biāo)定。將其放入量熱計中，燃燒測其始末速度，求。一般因每次水量相同，可作為一個定量來處理。三實驗步驟1熱容的測定壓片要壓實，注意不要混用壓片機。1檢查壓片用的鋼模，用電子天平稱約0.8g苯甲酸，倒入模具，講樣品壓片，除去樣品外表碎屑，取一段棉線，在精密天平上分別稱量樣品和棉線的質(zhì)量，并記錄。2擰開氧彈蓋，擦凈內(nèi)壁及電極接線柱，用萬用表檢查兩電極是否通路，將稱好的棉線繞加熱絲兩圈后放入坩

3、堝底部，并將樣品片壓，在棉線上旋緊彈蓋，并再次檢查電極是否通路，將氧彈放在充氧架上，拉動扳手充氧。充畢，再次檢查電極。裝樣前后必須要測試氧彈是否通路，否那么無法進行實驗。每個樣品測試完后，內(nèi)筒的水需要更換，水需要稱量。3將氧彈放入熱量計內(nèi)桶，稱取適量水，倒入量熱計內(nèi)桶，水量以沒氧彈蓋為宜，接好電極，蓋上蓋子，翻開攪拌開關(guān)，開始微機操作。用潔凈的小燒杯于電子天平上稱量2.0g固體NaOH，加水使之溶解，轉(zhuǎn)移至500mL細口瓶中，充分搖勻，用橡皮塞塞好，貼上標(biāo)簽備用。2物質(zhì)燃燒熱的測定1蔗糖燃燒熱測定，稱取0.6g蔗糖代替苯甲酸，操作同上。2萘燃燒熱的測定，稱取1.2g萘代替蔗糖，操作同上。3.實

4、驗數(shù)據(jù)苯甲酸蔗糖萘樣品重量(g)0.84501.19110.5933主期溫升(k)2.3792.1102.565外桶溫度()24.42024.53724.597主期初始溫度()23.70023.76823.701主期終止溫度()26.07925.87826.26620儀器熱容量MJ/k9.26916.57240.602國際冷卻常數(shù)K:0.0036/min 國際綜合常數(shù)A:-0.00158k/min 水量：2473.65g四實驗數(shù)據(jù)處理列出詳細計算步驟1由標(biāo)準物苯甲酸求出水當(dāng)量由M苯甲酸=122.12g/mol 得=2.379K m=0.8450g 所以：=9269J/k由得 J/K2寫出萘的燃

5、燒反響式，并求出萘的恒容燃燒熱和恒壓燃燒熱。C10H8(S)+12O2(9 ) 10CO2(9)+4H2O(l) (KJ/mol) (KJ/mol)3寫出蔗糖的燃燒反響式，并求出蔗糖的恒容燃燒熱和恒壓燃燒熱。C10H8(S)+12O2(9 ) 10CO2(9)+4H2O(l)(KJ/mol)(KJ/mol)4實驗結(jié)論該實驗通過測水溫的溫度變化來計算物質(zhì)，吸收的熱量，求出燃燒熱。實驗結(jié)果在誤差范圍內(nèi)。強調(diào)實驗報告書寫：格式標(biāo)準、字跡工整、實驗數(shù)據(jù)不得涂改、要有誤差分析。5實驗誤差分析蔗糖標(biāo)準燃燒焓值為：5645KJmol-1萘標(biāo)準燃燒焓值為：5157KJmol-1蔗糖燃燒熱相對誤差：萘燃燒熱相對

6、誤差：液體飽和蒸氣壓的測定靜態(tài)壓一、實驗?zāi)康?了解用靜態(tài)法也稱等位法測定異丙醇在不同溫度下飽和蒸氣壓的原理，進一步明確純液體飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)心。2掌握真空泵的使用方法。3學(xué)會用圖解法求所測溫度范圍內(nèi)的平均摩爾汽化熱及正常沸點。二、實驗原理理論上了解液體飽和蒸氣壓和溫度的關(guān)系克勞修斯克拉貝龍方程。一定溫度下，在一真空密閉容器中，液體的蒸發(fā)很快與蒸氣凝結(jié)到達動態(tài)平衡，即蒸氣分子向液面凝結(jié)和液體分子從外表逃逸的速率相等。此時，液面上的蒸氣壓力就是液體在此溫度的飽和蒸氣壓。液體的飽和蒸氣壓與溫度的同向變化。當(dāng)蒸氣壓與外界壓力相等時，液體便沸騰。外壓不同時，液體的沸點也不同。通常把外壓為101325

7、Pa時沸騰的溫度定為液體的正常沸點。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方程式來表示： 式中T熱力學(xué)溫度(K)；p液體在溫度T時的飽和蒸氣壓；Hm-液體摩爾汽化熱(kJ/mol)；R氣體常數(shù)。當(dāng)溫度在較小范圍內(nèi)變化時，可把Hm看作常數(shù)，當(dāng)做平均摩爾汽化熱，將上式積分得，中A積分常數(shù)，與壓力p的單位有關(guān)。由上式可知，在一定范圍內(nèi)，測定不同溫度下的飽和蒸氣壓，以lgp對1/T作圖，可得一直線，而由直線的斜率可求出實驗溫度范圍的液體平均摩爾汽化熱。靜態(tài)發(fā)測液體的飽和蒸氣壓時調(diào)節(jié)外壓，以液體的蒸氣壓求出外壓，就能直接得到該溫度下的飽和蒸氣壓。三、實驗步驟1.裝樣從等位計R處注入異丙醇液體，

8、使A球中裝有2/3的液體，U形管B的雙臂大局部有液體。2. 檢漏 將裝有液體的等位計接好，翻開冷卻水，關(guān)閉活塞H、G，翻開真空泵抽氣系統(tǒng)。翻開活塞G，從低真空泵測壓儀上顯示壓差位40005300Pa，關(guān)閉活塞G，注意觀察壓力測量儀的數(shù)字變化，如果系統(tǒng)漏氣，那么壓力量儀的顯示數(shù)值逐漸變小，這時應(yīng)分段認真檢查，尋找漏氣部位，設(shè)法消除。注意抽真空的方法，別忘記讀空氣大氣壓。實驗過程中，一定要嚴格控制溫度的準確性。調(diào)節(jié)恒溫槽至所需溫度后，翻開活塞G，緩慢抽氣，使A球中的液體溶解的空氣和A、B空間內(nèi)的空氣通過B管中的液體排出，抽氣假設(shè)干分鐘后，當(dāng)氣泡呈長柱形時，關(guān)閉活塞G。停止抽真空，調(diào)節(jié)H，使空氣緩慢

9、進入測量系統(tǒng)，直到B管中的雙液面等高。待壓力穩(wěn)定后，從低真空測壓儀上讀取數(shù)據(jù)，用上述方法測定6個不同溫度時的異丙醇的蒸氣壓(每個溫度間隔為5K)在實驗開始時，從氣壓計讀取測定時的大氣壓。原始記錄溫度/253035404550壓強p1/KPa92.090.988.785.881.576.7p2/KPa91.890.788.585.781.476.3大氣壓強/kPa100.02100.02100.0099.9899.9599.91四、實驗數(shù)據(jù)處理(詳細列出計算步驟)(1)實驗數(shù)據(jù)處理。t/T/K1/T/K-1E1/kPaE2/kPaE/kPap/kPap/kPalgp25298.153.35410

10、-392.091.891.9100.028.120.9130303.153.29910-390.790.990.8100.029.220.96535308.153.24510-388.788.588.6100.0011.401.05740313.153.19310-385.885.785.7599.9814.231.15345318.153.14310-381.481.581.4599.9518.51.26750323.153.09510-376.376.776.599.9123.411.369(2)以蒸氣壓p對溫度T作圖，在圖上均取8個點，并列出相應(yīng)表格，繪制lgp1/T圖。T/K298.1

11、5303.15308.15313.15318.15323.15322.58303.03P/kPa8.129.2211.414.2318.523.4122.139.661/T/K-1(10-3)3.3543.2993.2453.1933.1433.0953.1003.300lgp0.910.9651.0571.1531.2671.3691.3450.985(3)從直線lgp1/T上求出實驗溫度范圍的平均值摩爾汽化熱及正常沸點。解：故在圖中取兩點x3.1103，1.345，y(3.3103，0.985)，即 kJ/mol強調(diào)實驗報告書寫：格式標(biāo)準、字跡工整、實驗數(shù)據(jù)不得涂改、要有誤差分析。聯(lián)立解出

12、T2364.3K(91.15)(4)以最小二乘法計算異丙醇蒸氣壓和溫度關(guān)系式()中的值。解： =1.2021.8141033.22151036.96(5)實驗結(jié)論。答：通過對不同溫度下異丙醇飽和蒸氣壓的測定，了解到液體飽和蒸氣壓隨溫度的變化關(guān)系。一般情況下，隨著溫度升高，液體飽和蒸氣壓也升高。當(dāng)飽和蒸氣壓與外界壓強相等時，液體便開始沸騰，這便說明為什么高原上水的沸點比平原低，同樣，也能很好的解釋為什么飽和蒸氣壓大的沸點低。(6)實驗誤差分析。從分析手冊上查出異丙醇的正常沸點作為真值，計算相對誤差。答：本實驗過程中，在23時，對體系進行了一次抽氣，當(dāng)溫度升高到24時，發(fā)現(xiàn)體系內(nèi)壓強高于平衡它的外

13、壓，擔(dān)憂體系空氣沒有抽盡，于是再次對體系進行了約3秒鐘的抽氣，使得其壓強變?yōu)?3kPa，也許由于抽氣抽得過多，造成“外壓過低，使得在實驗進行的過程中屢次出于急劇沸騰的現(xiàn)象，這是本次實驗誤差產(chǎn)生的根本原因。通過查表可得異丙醇的正常沸點為82.4。相對誤差為 粘度法測定高聚物相對分子質(zhì)量一、實驗?zāi)康?掌握用粘度法測定高聚物平均摩爾質(zhì)量的原理及方法。2用奧氏粘度計測量聚乙烯醇的摩爾質(zhì)量。 二、實驗原理粘性液體在流運過程中所受阻力的大小可用粘度系數(shù)(簡稱粘度)來表示(kgm-1s-1)。粘度法是常用的測定高聚物摩爾質(zhì)量的方法之一，用粘度法求得的摩爾質(zhì)量稱為粘均摩爾質(zhì)量。高聚物的粘度一般比純?nèi)軇┑恼扯?

14、大得多。其粘度增加的分數(shù)sp稱為增比粘度，其定義為溶液粘度與純?nèi)軇┱扯鹊谋戎捣Q作相對粘度，記作r單位濃度下的增比粘度稱為比粘度SP / c，lnr / c為濃度對數(shù)粘度。當(dāng)溶液無限稀釋時，有關(guān)系式稱為特性粘度，其單位是濃度c單位的倒數(shù)。在足夠稀釋的高聚物溶液里，SP / c與lnr / c與c之間分別符合下述關(guān)系關(guān)系式因此，利用作圖，由外推法可求出由經(jīng)驗公式以及對c作圖得兩條直線，這兩條直線在縱坐標(biāo)軸上相交于同一點，可求出的值。在一定溫度和溶劑條件下，特性粘度與高聚物的摩爾質(zhì)量M間的關(guān)系通常用經(jīng)驗方程表示式中K和a是與溫度、溶劑及高聚物本性有關(guān)的常數(shù)。查得聚乙烯醇在25時，K值為2.010-4

15、，a值為0.76。本實驗使用奧氏粘度計測定高聚物溶液的粘度，其最大的優(yōu)點是溶液的體積對測定沒有影響。聚乙烯醇很容易形成泡沫，而泡沫的存在直接影響流過時間的測定，因此在聚乙烯醇中參加幾滴正丁醇以消除泡沫。也應(yīng)在溶劑蒸餾水中參加同樣多的正丁醇。三、實驗內(nèi)容(1) 測定溶劑流經(jīng)毛細管的時間。調(diào)節(jié)恒溫槽溫度為25。將粘度計垂直放入恒溫槽，固定好。將已恒溫的蒸餾水用移液管吸取10mL，恒溫10min，用吸耳球吸起，使之超過刻線，然后放開，任其自然流下，記錄自上刻線流至下刻線所需的時間t0，平行做3次。抽吸液體必須緩慢，防止氣泡的形成。(2) 測定溶液流經(jīng)毛細管的時間。取6個已經(jīng)烘干的小燒杯，編上序號。在

16、每個燒杯中各參加10 mL已配好的聚乙烯醇水溶液，依次在小燒杯中注入0、5、10、15、25、35mL蒸餾水，混合均勻，使溶液濃度依次為c1、c2、c3、c4、c5、c6，恒溫后，將上述溶液由稀至濃依次取出10.00 mL，放入粘度計中，在恒溫槽中恒溫10 min后，分別測出不同濃度的溶液流經(jīng)毛細管的時間t1、t2、t3、t4、t5、t6，。實驗完畢后，將濃度計用蒸餾水清洗干凈，以防毛細管堵塞。四、實驗數(shù)據(jù)處理強調(diào)實驗報告書寫：格式標(biāo)準、字跡工整、實驗數(shù)據(jù)不得涂改、要有誤差分析。(1) 將每次的濃度c(以100 mL溶液中所含高聚物的克數(shù)表示)和相應(yīng)流經(jīng)毛細管的時間t以及不同濃度的、r、SP、

17、列表。(2) 以對c及對c作圖，將直線外推至c0處，求出。(3) 由式2.80)計算聚乙烯醇的平均摩爾質(zhì)量。 磁化率的測定一、實驗?zāi)康?掌握古埃法測定磁化辛的原理和方法。2通過測定一些配合物的磁化率，求算未成對電子數(shù)和判斷配合離子的配位鍵類型。二、實驗原理1、磁化率注意磁化率、分子磁矩等幾個概念。在外磁場作用下，物質(zhì)會被磁化產(chǎn)生一附加磁場，物質(zhì)的磁感應(yīng)強度B滿足以下關(guān)系1物質(zhì)的磁化可用磁化強度M來描述，M=xH (2)式中x-物質(zhì)的體積磁化率，在化學(xué)上常用質(zhì)量磁化率xm來表示物質(zhì)的磁性質(zhì)32、分子磁矩與磁化率物質(zhì)的磁性與組成物質(zhì)的原子，離子或分子的微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)，當(dāng)原子、離子或分子中有未成對電子

18、時，物質(zhì)就有永久磁矩，在外磁場作用下，具有永久磁矩的原子，離子或分子除了其永久磁矩會順著外磁場的方向排列，表現(xiàn)為順磁性外，還由于其內(nèi)部的電子軌道運動有感應(yīng)的磁矩其方向與外磁場方向相反，表現(xiàn)為逆磁性，即4磁化率是物質(zhì)的宏觀性質(zhì)，分子磁矩是物質(zhì)的微觀性質(zhì)，用統(tǒng)計力學(xué)的方法可以得到5物質(zhì)的永久磁矩m與它所含有的未成對電子數(shù)n的關(guān)系為 3、磁化率的測定當(dāng)樣品受到磁場作用力時，天平的另一臂加減砝碼使之平衡，設(shè)為施加磁場前后的質(zhì)量差異，那么 由于將所以通過測即可求得xm 三、實驗步驟1將特斯拉計的探頭放入磁鐵的中心架的中間，套上保護套，調(diào)節(jié)特斯拉計的數(shù)字顯示為“0注意分析天平的用法，測試完后藥品需要回收。

19、2取下保護套，把探頭平面垂直置于磁場兩極中心，翻開電源，調(diào)節(jié)“調(diào)壓旋鈕使電流增大至特斯拉計上顯示約“0.3”T，調(diào)節(jié)探頭上下，左右位置，觀察數(shù)字顯示值，把探頭位置調(diào)節(jié)至顯示值為最大的位置，此乃探頭最正確位置，用探頭沿此位置的垂直線，測定離磁鐵中心Ho=0時的高度，這也是樣品管內(nèi)應(yīng)裝樣品的高度。3用莫鹽標(biāo)定磁場強度，取1支清潔的枯燥的空樣品管懸掛在磁天平的掛鉤上，使樣品管的底部正好與磁極中心線相平，準確稱取m1(H0)；調(diào)節(jié)旋鈕，使特斯拉計顯示為“0.300TH1得m1(H1)逐漸增大電流，使讀數(shù)為“0.350TH2得m1(H2), 然后略增大電流，接著退至0.350TH2得m2(H2)，將電流

20、降至數(shù)顯示為“0.300TH1時得m2(H1)，再緩慢降至數(shù)顯為“0.000TH0得m2(H0) 參加莫爾鹽依次測量4在同一樣品管中，采取相同方法，測定FeSO47H2O,K3Fe(CN)6和K4Fe(CN)63H2O的測定后的樣品均倒回試劑瓶，可重復(fù)使用原 始 記 錄 M1(H0)M1(H1)M1(H2)M2(H2)M2(H1)M2(H0)空管15.544615.544615.544615.544715.544615.5446空+莫爾鹽21.165721.196221.206421.226221.216221.1660空+FeSO47H2O21.210421.320221.356221.35

21、6321.320521.2104空K3Fe(CN)620.885420.901720.905520.905520.901720.8854空+ K4Fe(CN)63H2O20.233020.232120.231820.231820.232220.2331四、實驗數(shù)據(jù)處理列出詳細計算步驟1由莫爾鹽的單位質(zhì)量磁化率和實驗數(shù)據(jù)計算磁場強度值?？展埽簃1H1=m1(H1)-m1(H0)=15.54461-15.54461=0gm2H1=m2(H1)-m2(H0)=15.54461-15.54461=0g m1H2=m1(H2)-m1(H0)=15.54469-15.54461=0.00008g m2H2

22、=m2(H2)-m2(H0)=15.54470-15.54461=0.00009g空管+莫爾鹽： m=5.621275g強調(diào)實驗報告書寫：格式標(biāo)準、字跡工整、實驗數(shù)據(jù)不得涂改、要有誤差分析。即： 而通過磁場強度與磁感應(yīng)強度B之間的關(guān)系 在下步計算中用標(biāo)準值計算。2計算FeSO47H2O、K3Fe(CN)6 和K4Fe(CN)63H2O的、和未成對電子數(shù)。aFeSO47H2O 在H1下： 即n取4在H2下 即n取4bK3Fe (CN)6解： 解得n=1.4773 取n=1(c) K4Fe(CN)63H2O 解： 知此物質(zhì)為磁性物質(zhì) n=03根據(jù)未成對電子數(shù)討論FeSO47H2O和K4Fe(CN)

23、63H2O中Fe2+ 的最外層電子結(jié)構(gòu)以及由此構(gòu)成的配鍵類型。aFeSO47H2O由于Fe2+外層含有6個d電子，且d軌道的能級分裂圖為，而在本實驗中測得未成對電子數(shù)為4，可見其排列方式如圖，說明在成鍵時電子沒有發(fā)生重排，可見形成的是SP3d2雜化，而且形成的是外軌型化合物，這是由于H2O有相當(dāng)大的偶極矩與中心離子Fe2+相結(jié)合形成配位鍵，此配合物是外軌型化合物，外軌型配合物玩不需中心離子騰出空軌道，中心離子Fe2+有4個未成對電子，同時說明電子成對能大于分裂能。bK4Fe(CN)63H2OFe2+外層含有6個d電子，且d 軌道的能級分裂圖為，在實驗中測得未成對電子數(shù)n=0可見其排列方式如圖，

24、說明在成鍵時Fe2+離子外電子層結(jié)構(gòu)發(fā)生了重排，形成6個d2SP3軌道，接受6個CN-的6個孤對電子，形成6個配位鍵，磁矩為0，是內(nèi)軌型配合物，同時說明電子成對能小于分裂能。4實驗結(jié)論通過測定配離子的磁矩，得出未成對電子數(shù)來判斷內(nèi)軌型配合物和外軌型配合物本實驗的結(jié)果說明Fe2+外層電子可能出現(xiàn)兩種排布狀況SP3d2雜化 有4個未成對電子，形成外軌型配合物d2SP3雜化 外電子層發(fā)生重排，未成對電子數(shù)為零，形成內(nèi)軌型配合物。5實驗誤差分析通過實驗結(jié)果可知在用莫爾鹽標(biāo)定時計算得磁場強度值H1=1.7064105A/M H2=1.9073105A/M 而通過，關(guān)系式計算得0.3T對應(yīng)的 這說明標(biāo)定值

25、誤差很大，這就致使下一步計算出現(xiàn)問題，而如果用標(biāo)準值計算得出的結(jié)果也不是剛好為4，這說明每一步稱量所得質(zhì)量均有誤差，其原因可能是：1樣品不純2操作誤差：樣品高度不是每次都為10.5cm或在操作過程中有振動，在加砝碼時，致使掛樣品端振動，使樣品管晃動，致使H波動造成誤差3由于主觀因素，在添加砝碼使天平平衡時出現(xiàn)錯誤。 二組分簡單共熔體系相圖的繪制 -CdBi二組分金屬相圖的繪制 1 實驗?zāi)康募耙螅?1應(yīng)用步冷曲線的方法繪制CdBi二組分體系的相圖。 2了解純物質(zhì)和混合物步冷曲線的形狀有何不同，其相變點的溫度應(yīng)如何確定。 2 實驗原理： 用幾何圖形來表示多相平衡體系中有哪些相、各相的成分如何，不

26、同相的相對量是多少，以及它們隨濃度、溫度、壓力等變量變化的關(guān)系圖，叫相圖。 繪制相圖的方法很多，其中之一叫熱分析法。在定壓下把體系從高溫逐漸冷卻，作溫度對時間變化曲線，即步冷曲線。體系假設(shè)有相變，必然伴隨有熱效應(yīng)，即在其步冷曲線中會出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點。從步冷曲線有無轉(zhuǎn)折點就可以知道有無相變。測定一系列組成不同樣品的步冷曲線，從步冷曲線上找出各相應(yīng)體系發(fā)生相變的溫度，就可繪制出被測體系的相圖，如圖一6一l所示。 純物質(zhì)的步冷曲線如所示，從高溫冷卻，開始降溫很快，口6線的斜率決定于體系的散熱程度。冷到A的熔點時，固體A開始析出，體系出現(xiàn)兩相平衡(溶液和固體A)，此時溫度維持不變，步冷曲線出現(xiàn)bc的水平段，

27、直到其中液相全部消失，溫度才下降。 混合物步冷曲線(如、)與純物質(zhì)的步冷曲線(如、)不同。如起始溫度下降很快(如ab段)，冷卻到b點的溫度時，開始有固體析出，這時體系呈兩相，因為液相的成分不斷改變，所以其平衡溫度也不斷改變。由于凝固熱的不斷放出，其溫度下降較慢，曲線的斜率較小(bc段)。到了低共熔點溫度后，體系出現(xiàn)三相，溫度不再改變，步冷曲線又出現(xiàn)水平段cd，直到液相完全凝固后，溫度又迅速下降。 曲線表示其組成恰為最低共熔混合物的步冷曲線，其圖形與純物相似，但它的水平段是三相平衡。 用步冷曲線繪制相圖是以橫軸表示混合物的成分，在對應(yīng)的縱軸標(biāo)出開始出現(xiàn)相變(即步冷曲線上的轉(zhuǎn)折點)的溫度，把這些點

28、連接起來即得相圖。 3 儀器與藥品： 加熱電爐1只，熱電偶(銅一康銅)1根，不銹綱試管8只，控溫測定裝置1臺，計算機1臺，鎘(化學(xué)純)，鉍(化學(xué)純)。 4 實驗步驟： 1配制不同質(zhì)量百分數(shù)的鉍、鎘混合物各100g(含量分別為0，15，25，40，55，75，90，100)，分別放在8個不銹綱試管中。 2用控溫測定裝置裝置，依次測純鎘、純鉍和含鎘質(zhì)量百分數(shù)為90，75，55，40，25，15樣品的步冷曲線。將樣品管放在加熱電爐中加熱，讓樣品熔化，同時將熱電偶的熱端(連玻璃套管)插入樣品管中，待樣品熔化后，停止加熱。用熱電偶玻璃套管輕輕攪拌樣品，使各處溫度均勻一致，防止過冷現(xiàn)象發(fā)生。 3樣品冷卻過

29、程中，冷卻速度保持在6Kmin8Kmin之間(當(dāng)環(huán)境溫度較低時，可加一定的低電壓于電爐中)，熱電偶的熱端應(yīng)放在樣品中央，離樣品管管底不小于lcm，否那么將受外界的影響，而不能真實反映被測體系的溫度。當(dāng)樣品均勻冷卻時，用計算機記錄降溫曲線， 直到步冷曲線的水平局部以下為止。 5 實驗考前須知： 1電爐加熱時注意溫度不宜升得過高，以防止欲測金屬樣品氧化，最高加熱溫度設(shè)置為350，到設(shè)定的最高加熱溫度時，控溫測定裝置會自動切斷加熱電流。2熱電偶熱端應(yīng)插在玻璃套管底部，在攪拌時需注意勿使熱端離開底部導(dǎo)致測溫點變動。6 數(shù)據(jù)記錄：室溫: 24.0 大氣壓p0: 101.7 kPa組成Cd%)015254

30、0557590100A271247.3214.3140B140202.2280.2312.5321C1401407 數(shù)據(jù)處理： 1.利用所得步冷曲線，繪制鉍鎘二組分體系的相圖，并注出相圖中各區(qū)域的相平衡。 2.從相圖中求出低共熔點的溫度及低共熔混合物的成分。8 思考題： 1對于不同成分混合物的步冷曲線，其水平段有什么不同? 2用加熱曲線是否可作相圖? 3作相圖還有哪些方法? 9 討論： 1步冷曲線的斜率即溫度變化速率，取決于體系與環(huán)境間的溫差，體系的熱容量和熱傳導(dǎo)率等因素有關(guān)，當(dāng)固體析出時，放出凝固熱，因而使步冷曲線發(fā)生折變，折變是否明顯決定于放出的凝固熱能抵消散失熱量多少，假設(shè)放出的凝固熱能

31、抵消散失熱量的大局部，折變就明顯，否那么就不明顯。故在室溫較低的冬天，有時在降溫過程中需給電爐加以一定的電壓(約20V左右)，來減緩冷卻速度，以使轉(zhuǎn)折明顯。2測定一系列成分不同樣品的步冷曲線就可繪制相圖。但在很多情況下隨物相變化而產(chǎn)生的熱效應(yīng)很小，步冷曲線上轉(zhuǎn)折點不明顯，在這種情況下，需采用較靈敏的方法進行，另一方面目前實驗所用的簡單體系為CdBi，BiSn，PbZn等，它們揮發(fā)的蒸氣對人體健康有危害性，而且樣品用量大，危害性更大。時間用久了這些混合物難以處理。故實驗改用熱分析的另一種差熱分析(DTA)法或差示掃描法(DSC)法。實驗三 凝固點降低法測摩爾質(zhì)量 【目的要求】1. 測定水的凝固點

32、降低值，計算尿素的摩爾質(zhì)量。2. 掌握溶液凝固點的測定技術(shù)，并加深對稀溶液依數(shù)性質(zhì)的理解。3. 掌握貝克曼溫度計(或SWC-數(shù)字貝克曼溫度計)的使用方法?！緦嶒炘怼慨?dāng)稀溶液凝固析出純固體溶劑時，那么溶液的凝固點低于純?nèi)軇┑哪厅c，其降低值與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比。即 Tf Tf* Tf Kf mB (1)式中，Tf 為凝固點降低值，Tf*為純?nèi)軇┑哪厅c，Tf為溶液的凝固點，mB為溶液中溶質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度，Kf為溶劑的質(zhì)量摩爾凝固點降低常數(shù)，它的數(shù)值僅與溶劑的性質(zhì)有關(guān)。假設(shè)稱取一定量的溶質(zhì)WB(g)和溶劑WA(g)，配成稀溶液，那么此溶液的質(zhì)量摩爾濃度為 m103式中，MB為溶質(zhì)的分子量

33、。將該式代入(1)式，整理得：MBKf103 (g/mol) (2)假設(shè)某溶劑的凝固點降低常數(shù)Kf值，通過實驗測定此溶液的凝固點降低值Tf，即可根據(jù)(2)式計算溶質(zhì)的分子量MB。顯然，全部實驗操作歸結(jié)為凝固點的精確測量，其方法是：將溶液逐漸冷卻成為過冷溶液，然后通過攪拌或參加晶種促使溶劑結(jié)晶，放出的凝固熱使體系溫度上升，當(dāng)放熱與散熱到達平衡時，溫度不再改變，此固液兩相平衡共存的溫度，即為溶液的凝固點。本實驗測純?nèi)軇┡c溶液凝固點之差，由于差值較小，所以測溫采用較精密的貝克曼溫度計(或SWC-數(shù)字貝克曼溫度計)。從相律看，溶劑與溶液的冷卻曲線形狀不同。對純?nèi)軇﹥上喙泊鏁r，自由度f * 1210，冷

34、卻曲線形狀如圖2-10-1(1)所示，水平線段對應(yīng)著純?nèi)軇┑哪厅c。對溶液兩相共存時，自由度f *2211，溫度仍可下降，由于溶劑凝固時放出凝固熱而使溫度上升，并且上升到最高點又開始下降，其冷卻曲線如圖2-10-1(2)所示，不出現(xiàn)水平線段。由于溶劑析出后，剩余溶液濃度逐漸增大，溶液的凝固點也要逐漸下降，在冷卻曲線上得不到溫度不變的水平線段。如果溶液的過冷程度不大，可以將溫度上升的最高值作為溶液的凝固點；假設(shè)過冷程度太大，那么上升的最高溫度不是原濃度溶液的凝固點，嚴格的做法應(yīng)作冷卻曲線，并按圖2-10-1(2)中所示的方法加以校正。圖2-10-1 溶劑與溶液的冷卻曲線【儀器試劑】凝固點測定儀1

35、套； SWC-數(shù)字貝克曼溫度計1臺；分析天平；普通溫度計(-5050)1支；壓片機1臺；25mL移液管1支。尿素(A.R.)；粗鹽；冰?！緦嶒灢襟E】1. 調(diào)節(jié)寒劑的溫度取適量經(jīng)過研磨的粗鹽與冰水混合，使寒劑溫度為23，注意不要無限制的加鹽。在實驗過程中不斷攪拌并不斷補充碎冰，使寒劑保持此溫度。2. 溶劑凝固點的測定 儀器裝置如圖2-10-2所示。用移液管向清潔、枯燥的凝固點管內(nèi)參加25mL純水，并記下水的溫度，插入貝克曼溫度計，拉動攪拌聽不到碰壁與摩擦聲。先將盛水的凝固點管直接插入寒劑中，上下移動攪棒(勿拉過液面，約每秒鐘一次)。使水的溫度逐漸降低，當(dāng)過冷到水凝固點以下時，要快速攪拌(以攪棒下

36、端擦管底)，幅度要盡可能的小，待溫度上升后，恢復(fù)原來的攪拌，同時用放大鏡觀察溫度計讀數(shù)，直到溫度上升穩(wěn)定為止，此溫度即為水的近似凝固點。圖2-10-2 凝固點降低實驗裝置1.貝克曼溫度計；2.內(nèi)管攪棒；3.投料支管； 4.凝固點管；5.空氣套管； 6.寒劑攪棒；7.冰槽； 8.溫度計。取出凝固點管，用手捂住管壁片刻，同時不斷攪拌，使管中固體全部熔化，將凝固點管放在空氣套管中，緩慢攪拌，使溫度逐漸降低，當(dāng)溫度降至比粗測凝固點低0.7時，快速攪拌，待溫度上升后，再改為緩慢攪拌。直到溫度上升到穩(wěn)定為止，記下穩(wěn)定的溫度值，重復(fù)測定三次，每次之差不超過0.006，三次平均值作為純水的凝固點。4. 溶液凝

37、固點的測定 取出凝固點管，如前將管中冰溶化，用分析天平精確稱重約0.24g尿素，其重量約使凝固點下降0.3，樣品參加到凝固點管中，待全部溶解后，測定溶液的凝固點。測定方法與純水的相同，先測近似的凝固點，再精確測定，但溶液凝固點是取上升后所到達的最高溫度。重復(fù)三次，取平均值。【考前須知】攪拌速度的控制是做好本實驗的關(guān)鍵，每次測定應(yīng)按要求的速度攪拌，并且測溶劑與溶液凝固點時攪拌條件要完全一致；此外，準確讀取溫度也是實驗的關(guān)鍵所在，應(yīng)用放大鏡讀準至小數(shù)點后第三位。寒劑溫度對實驗結(jié)果也有很大影響，過高會導(dǎo)致冷卻太慢，過低那么測不出正確的凝固點。純水過冷度約0.71(視攪拌快慢)，為了減少過冷度，可參加

38、少量晶種，每次參加晶種大小應(yīng)盡量一致。為防止SWC-數(shù)字貝克曼溫度計出現(xiàn)數(shù)據(jù)溢出問題，使用時先測定體系的溫度，當(dāng)體系溫度降至10以下，再改測溫差?！緮?shù)據(jù)處理】1. 由水的密度，計算所取水的重量WA。水溫23，密度0.99756， 2. 將實驗數(shù)據(jù)列入表中。物質(zhì)質(zhì)量/ g凝固點 / 凝固點降低值/ 測量值平均值水尿素(或蔗糖)MBKf103 (g/mol)59.054 g/mol3. 由所得數(shù)據(jù)計算尿素(或蔗糖)的分子量，并計算與理論值的相對誤差。相對誤差：思 考 題 1. 為什么要先測近似凝固點？2. 根據(jù)什么原那么考慮參加溶質(zhì)的量？太多或太少影響如何？3. 為什么會產(chǎn)生過冷現(xiàn)象？如何控制過冷

39、程度？4. 為什么測定溶劑的凝固點時，過冷程度大一些對測定結(jié)果影響不大，而測定溶液凝固點時卻必須盡量減少過冷現(xiàn)象？5. 在冷卻過程中，冷凍管內(nèi)固液相之間和寒劑之間，有哪些熱交換？它們對凝固點的測定有何影響？6、用凝固點降低法測定摩爾質(zhì)量，選擇溶劑時應(yīng)考慮哪些因素？7、當(dāng)溶質(zhì)在溶液中有離解、締合和生成配合的情況時，對其摩爾質(zhì)量的測定值有何影響？【討論】1. 理論上，在恒壓下對單組分體系只要兩相平衡共存就可以到達凝固點；但實際上只有固相充分分散到液相中，也就是固液兩相的接觸面相當(dāng)大時，平衡才能到達。例如將冷凍管放到冰浴后溫度不斷降低，到達凝固點后，由于固相是逐漸析出的，當(dāng)凝固熱放出速度小于冷卻速度

40、時，溫度還可能不斷下降，因而使凝固點確實定比擬困難。因此采用過冷法先使液體過冷，然后突然攪拌，促使晶核產(chǎn)生，很快固相會驟然析出形成大量的微小結(jié)晶，這就保證了兩相的充分接觸；與此同時液體的溫度也因為凝固熱的放出開始上升，一直到達凝固點，保持一會兒恒定溫度，然后又開始下降。2. 液體在逐漸冷卻過程中，當(dāng)溫度到達或稍低于其凝固點時，由于新相形成需要一定的能量，故結(jié)晶并不析出，這就是過冷現(xiàn)象。在冷卻過程中，如稍有過冷現(xiàn)象是符合要求的，但過冷太厲害或寒劑溫度過低，那么凝固熱抵償不了散熱，此時溫度不能上升到凝固點，在溫度低于凝固點時完全凝固，就得不到正確的凝固點。因此，實驗操作中必須注意掌握體系的過冷程度

41、。3. 當(dāng)溶質(zhì)在溶液中有離解、締合、溶劑化和絡(luò)合物生成等情況存在時，會影響溶質(zhì)在溶劑中的表觀摩爾質(zhì)量。因此為獲得比擬準確的分子量數(shù)據(jù)，常用外推法，即以公式(2)計算得到的分子量為縱坐標(biāo)，以溶液濃度為橫坐標(biāo)作圖，外推至濃度為零而求得較準確的分子量數(shù)據(jù)。磁化率的測定 1.實驗?zāi)康募耙?1掌握古埃(Gouy)法測定磁化率的原理和方法。 2通過測定一些絡(luò)合物的磁化率，求算未成對電子數(shù)和判斷這些分子的配鍵類型。 2.實驗原理 1磁化率 物質(zhì)在外磁場作用下，物質(zhì)會被磁化產(chǎn)生一附加磁場。物質(zhì)的磁感應(yīng)強度等于 16.1式中B0為外磁場的磁感應(yīng)強度；B為附加磁感應(yīng)強度；H為外磁場強度；0為真空磁導(dǎo)率，其數(shù)值等

42、于410-7NA2。 物質(zhì)的磁化可用磁化強度M來描述，M也是矢量，它與磁場強度成正比。 16.2式中Z為物質(zhì)的體積磁化率。在化學(xué)上常用質(zhì)量磁化率m或摩爾磁化率M來表示物質(zhì)的磁性質(zhì)。 (16.3) (16.4)式中、M分別是物質(zhì)的密度和摩爾質(zhì)量。 2分子磁矩與磁化率 物質(zhì)的磁性與組成物質(zhì)的原子，離子或分子的微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)，當(dāng)原子、離子或分子的兩個自旋狀態(tài)電子數(shù)不相等，即有未成對電子時，物質(zhì)就具有永久磁矩。由于熱運動，永久磁矩的指向各個方向的時機相同，所以該磁矩的統(tǒng)計值等于零。在外磁場作用下，具有永久磁矩的原子，離子或分子除了其永久磁矩會順著外磁場的方向排列。(其磁化方向與外磁場相同，磁化強度與外磁

43、場強度成正比)，表觀為順磁性外，還由于它內(nèi)部的電子軌道運動有感應(yīng)的磁矩，其方向與外磁場相反，表觀為逆磁性，此類物質(zhì)的摩爾磁化率M是摩爾順磁化率順和摩爾逆磁化率逆的和。 對于順磁性物質(zhì)，順 逆，可作近似處理，M=順 。對于逆磁性物質(zhì)，那么只有逆，所以它的M=逆。 第三種情況是物質(zhì)被磁化的強度與外磁場強度不存在正比關(guān)系，而是隨著外磁場強度的增加而劇烈增加，當(dāng)外磁場消失后，它們的附加磁場，并不立即隨之消失，這種物質(zhì)稱為鐵磁性物質(zhì)。 磁化率是物質(zhì)的宏觀性質(zhì)，分子磁矩是物質(zhì)的微觀性質(zhì)，用統(tǒng)計力學(xué)的方法可以得到摩爾順磁化率順和分子永久磁矩m間的關(guān)系 16.6式中N0為阿佛加德羅常數(shù)；K為波爾茲曼常數(shù)；T為

44、絕對溫度。 物質(zhì)的摩爾順磁磁化率與熱力學(xué)溫度成反比這一關(guān)素，稱為居里定律，是居里首先在實驗中發(fā)現(xiàn)，C為居里常數(shù)。 物質(zhì)的永久磁矩產(chǎn)。與它所含有的未成對電子數(shù)n的關(guān)系為 16.7式中B為玻爾磁子，其物理意義是單個自由電子自旋所產(chǎn)生的磁矩。 16.8式中h為普朗克常數(shù)；me為電子質(zhì)量。因此，只要實驗測得M，即可求出m，算出未成對電子數(shù)。這對于研究某些原子或離子的電子組態(tài)，以及判斷絡(luò)合物分子的配鍵類型是很有意義的。 3磁化率的測定 古埃法測定磁化率裝置如圖一281所示。將裝有樣品的圓柱形玻管如圖16.1所示方式懸掛在兩磁極中間，使樣品底部處于兩磁極的中心。亦即磁場強度最強區(qū)域，樣品的頂部那么位于磁場

45、強度最弱，甚至為零的區(qū)域。這樣，樣品就處于一不均勻的磁場中，設(shè)樣品的截面積為A，樣品管的長度方向為dS的體積，AdS在非均勻磁場中所受到的作用力dF為 (16.9)圖16.1 古埃磁天平示意圖式中為磁場強度梯度，對于順磁性物質(zhì)的作用力，指向場強度最大的方向，反磁性物質(zhì)那么指向場強度弱的方向，當(dāng)不考慮樣品周圍介質(zhì)(如空氣，其磁化率很小)和H。的影響時，整個樣品所受的力為 (16.10) 當(dāng)樣品受到磁場作用力時，天平的另一臂加減砝碼使之平衡，設(shè)m為施加磁場前后的質(zhì)量差，那么 (16.11)由于 代入(16.10)式整理得 (16.12)式中h為樣品高度；m為樣品質(zhì)量；M為樣品摩爾質(zhì)量；為樣品密度；

46、0為真空磁導(dǎo)率。0=4710-7NA2。 磁場強度H可用“特斯拉計測量，或用磁化率的標(biāo)準物質(zhì)進行間接測量。例如用莫爾鹽(NH4)2SO4FeSO46H20，莫爾鹽的m與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系式為 (16.13) 3.儀器與藥品古埃磁天平(包括電磁鐵，電光天平，勵磁電源)1套;特斯拉計1臺;軟質(zhì)玻璃樣品管4只;樣品管架1個;直尺1只;角匙4只;廣口試劑瓶4只;小漏斗4只。 莫爾氏鹽(NH4)2SO4FeSO46H2O(分析純);FeSO47H2O(分析純);K3Fe(CN)6(分析純);K4Fe(CN)63H2O(分析純)。 4.實驗步驟1將特斯拉計的探頭放入磁鐵的中心架中，套上保護套，調(diào)節(jié)特斯拉計

47、的數(shù)字顯示為“0”。 2除下保護套，把探頭平面垂直置于磁場兩極中心，翻開電源，調(diào)節(jié)“調(diào)壓旋鈕，使電流增大至特斯拉計上顯示約“0.3T，調(diào)節(jié)探頭上下、左右位置，觀察數(shù)字顯示值，把探頭位置調(diào)節(jié)至顯示值為最大的位置，此乃探頭最正確位置。用探頭沿此位置的垂直線，測定離磁鐵中心的高處Ho，這也就是樣品管內(nèi)應(yīng)裝樣品的高度。關(guān)閉電源前，應(yīng)調(diào)節(jié)調(diào)壓旋鈕使特斯拉計數(shù)字顯示為零。 ， 3用莫爾氏鹽標(biāo)定磁場強度。取一支清潔的枯燥的空樣品管懸掛在磁天平的掛鉤上，使樣品管正好與磁極中心線齊平，(樣品管不可與磁極接觸，并與探頭有適宜的距離。)準確稱取空樣品管質(zhì)量(H=0)時，得m1(H0)；調(diào)節(jié)旋鈕，使特斯拉計數(shù)顯為“0

48、.300T(H1)，迅速稱量，得m1(H1)，逐漸增大電流，使特斯拉計數(shù)顯為“0.350T (H2)，稱量得m1(H2)，然后略微增大電流，接著退至(0.350T)H2,稱量得m2(H2)，將電流降至數(shù)顯為“0.300T (H1)時，再稱量得m2 (H1)，再緩慢降至數(shù)顯為“0000T (H0)，又稱取空管質(zhì)量得m2 (H0)。這樣調(diào)節(jié)電流由小到大，再由大到小的測定方法是為了抵消實驗時磁場剩磁現(xiàn)象的影響。 (16.14) (16.15)式中 ； ； ； 。4取下樣品管用小漏斗裝入事先研細并枯燥過的莫爾氏鹽，并不斷讓樣品管底部在軟墊上輕輕碰擊，使樣品均勻填實，直至所要求的高度，(用尺準確測量)，

49、按前述方法將裝有莫爾鹽的樣品管置于磁天平上稱量，重復(fù)稱空管時的路程，得m1空管+樣品(H0)，m1空管+樣品(H1)，m1空管+樣品(H2)，m2空管+樣品(H2)，m2空管+樣品(H1)，m2空管+樣品(H0)，求出m空管+樣品(H1)和m空管+樣品(H2)。 5同一樣品管中，同法分別測定FeSO47H2O，K3Fe(CN)6和K4Fe(CN)63H20的m空管+樣品(H1)和m空管+樣品(H2)。 測定后的樣品均要倒回試劑瓶，可重復(fù)使用。 5.實驗考前須知 1所測樣品應(yīng)事先研細，放在裝有濃硫酸的枯燥器中枯燥。 2空樣品管需枯燥潔凈。裝樣時應(yīng)使樣品均勻填實。 3稱量時，樣品管應(yīng)正好處于兩磁極

50、之間，其底部與磁極中心線齊平。懸掛樣品管的懸線勿與任何物件相接觸。 4樣品倒回試劑瓶時，注意瓶上所貼標(biāo)志，切忌倒錯瓶子。6.數(shù)據(jù)記錄與處理 1將所測數(shù)據(jù)列表樣品名稱 W空管/g W空管/g W空管/g W空管+樣品/g W空管+樣品/g W空管+樣品/g W樣品/g 樣品高度cm (H=0) (H=H) (H=0) (H=H) 2由莫爾鹽的單位質(zhì)量磁化率和實驗數(shù)據(jù)計算磁場強度值。 3計算FeS047H2O、K3Fe(CN)6和K4Fe(CN)63H20的m，m和未成對電子數(shù)。 4根據(jù)未成對電子數(shù)討論FeS047H2O和K4Fe(CN)63H20中Fe2+的最外層電子結(jié)構(gòu)以及由此構(gòu)成的配鍵類型。

51、 7思考題 1不同勵磁電流下測得的樣品摩爾磁化率是否相同? 2用古埃磁天平測定磁化率的精密度與哪些因素有關(guān)? 8.討論1用測定磁矩的方法可判別化合物是共價絡(luò)合物還是電價絡(luò)合物。共價絡(luò)合物那么以中央離子的空價電子軌道接受配位體的孤對電子，以形成共價配價鍵，為了盡可能多成鍵，往往會發(fā)生電子重排，以騰出更多的空的價電子軌道來容納配位體的電子對。例如Fe2+外層含有6個d電子，它可能有兩種配布結(jié)構(gòu)。Fe()未成對電子數(shù)為0，m=0。Fe2+離子外電子層結(jié)構(gòu)發(fā)生了重排，形成6個d2sp3軌道，它們能接受6個CN-離子的6個孤對電子，形成6個共價配鍵。如Fe(CN)64-絡(luò)離子，磁矩為0，是共價絡(luò)合物。圖

52、一282 Fe。外層電子配布結(jié)構(gòu)圖 Fe2+( = 1 * ROMAN I)是Fe2+離子在自由離子狀態(tài)下外層電子結(jié)構(gòu)3d64s0p0，當(dāng)它與6個H2O配位體形成絡(luò)離子Fe(H20)62+，由于H20有相當(dāng)大的偶極矩，與中心離子Fe2+以庫侖靜電引力相結(jié)合而成電價配鍵，此絡(luò)合物是電價絡(luò)合物。電價配鍵不需中心離子騰出空軌道，也就是中心離子與配位體的相對大小和中心離子所帶的電荷。所以測定絡(luò)離子的磁矩是判別共價配鍵和電價配鍵的主要方法，但有時以共價配鍵或電價配鍵相結(jié)合的絡(luò)離子含有同數(shù)的未成對電子，就不能適用。如Zn(未成對電子數(shù)為零)，它的共價絡(luò)離子如Zn(CN)42-，Zn(NH3)42+等，和電

53、價絡(luò)離子，如Zn(H2O) 42+等，其磁矩均為零，所以對于Zn2+來說，就無法用測定磁矩的方法，來判別其配鍵的性質(zhì)。 2有機化合物絕大多數(shù)分子都是由反平行自旋電子對而形成的價鍵，因此，這些分子的總自旋矩也等于零，它們必然是反磁性的。巴斯卡(Pascol)分析了大量有機化合物的摩爾磁化率的數(shù)據(jù)，總結(jié)得到分子的摩爾反磁化率具有加和性。此結(jié)論可用于研究有機物分子結(jié)構(gòu)。 3從磁性測量中還能得到一系列其它資料。例如測定物質(zhì)磁化率對溫度和磁場強度的依賴性可以判斷是順磁性，反磁性或鐵磁性的定性結(jié)果。對合金磁化率測定可以得到合金組成，也可研究生物體系中血液的成分等等。 4磁化率的單位從CGS磁單位制改用國際

54、單位SI制，必須注意換算關(guān)系。質(zhì)量磁化率，摩爾磁化率的換算關(guān)系分別為磁場強度H(Am)與磁感應(yīng)強度B(特斯拉)之間的關(guān)系 5古埃磁天平 古埃磁天平是由全自動電光分析天平，懸線(尼龍絲或琴弦)，樣品管，電磁鐵，勵磁電源，DTM一3A特斯拉計，霍爾探頭，照明系統(tǒng)等部件構(gòu)成。磁天平的電磁鐵由單桅水冷卻型電磁鐵構(gòu)成，磁極直徑為40mm，磁極矩為10mm40mm，電磁鐵的最大磁場強度可達0.6特斯拉。勵磁電源是220V的交流電源，用整流器將交流電變?yōu)橹绷麟?，?jīng)濾波串聯(lián)反響輸入電磁鐵，如圖16.3，勵磁電流可從0調(diào)至10A。圖16.3簡易古埃磁天平電源線路示意圖 磁場強度測量用DTM一3A特斯拉計。儀器傳

55、感器是霍爾探頭，其結(jié)構(gòu)如圖16.4所示。 (1)測量原理 霍爾效應(yīng)在一塊半導(dǎo)體單晶薄片的縱向二端通電流IH，此時半導(dǎo)體中的電子沿著IH反方移動，見圖16.5，當(dāng)放入垂直于半導(dǎo)體平面的磁場H中，那么電子會受到磁場力Fg的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)(勞侖茲力)，使得薄片的一個橫端上產(chǎn)生電子積累，造成二橫端面之間有電場，即產(chǎn)生電場力凡阻止電子偏轉(zhuǎn)作用，當(dāng)Fg一Fe時，電子的積累到達動態(tài)平衡，產(chǎn)生一個穩(wěn)定的霍爾電勢VH，這現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。圖16.4 霍爾探頭 圖16.5霍爾效應(yīng)原理示意圖其關(guān)系式：式中IH為工作電流；B為磁感應(yīng)強度；KH為元件靈敏度；VH為霍爾電勢；為磁場方向和半導(dǎo)體面的垂線的夾角。 由式(16

56、.16)可知，當(dāng)半導(dǎo)體材料的幾何尺寸固定，IH由穩(wěn)流電源固定，那么VH與被測磁場H成正比。當(dāng)霍爾探頭固定=00時(即磁場方向與霍爾探頭平面垂直時輸入最大，) VH的信號通過放大器放大，并配以雙積分型單片數(shù)字電壓表，經(jīng)過放大倍數(shù)的校正，使數(shù)字顯示直接指示出與VH相對應(yīng)的磁感應(yīng)強度。 (2)使用考前須知 霍爾探頭是易損元件，必須防止變送器受壓、擠扭、變曲和碰撞等，以免損壞元件。 使用前應(yīng)檢查霍爾探頭銅管是否松動，如有松動應(yīng)緊固后使用。 霍爾探頭不宜在局部強光照射下，或高于60的溫度時使用，也不宜在腐蝕性氣體場合下使用 磁場極性判別。在測試過程中，特斯拉計數(shù)字顯示假設(shè)為負值，那么探頭的N極與S極位置

57、放反，需糾正。 霍耳探頭平面與磁場方向要垂直放置。 實驗結(jié)束后應(yīng)將霍爾探頭套上保護金屬套。 實驗十 最大泡壓法測定溶液外表張力報告人： 同組人： 實驗時間2010年05月29日一實驗?zāi)康模?1明確外表張力、外表自由能和吉布斯吸附量的物理意義；2掌握最大泡壓法測定溶液外表張力的原理和技術(shù)；3掌握計算外表吸附量和吸附質(zhì)分子截面積的方法。二實驗原理： 1外表張力和外表吸附液體外表層的分子一方面受到液體內(nèi)層的鄰近分子的吸引，另一方面受到液面外部氣體分子的吸引，由于前者的作用要比后者大，因此在液體外表層中，每個分子都受到垂直于液面并指向液體內(nèi)部的不平衡力，如圖1所示，這種吸引力使外表上的分子自發(fā)向內(nèi)擠促

58、成液體的最小面積，因此，液體外表縮小是一個自發(fā)過程。在溫度、壓力、組成恒定時，每增加單位外表積，體系的吉布斯自由能的增值稱為外表吉布斯自由能Jm-2，用表示。也可以看作是垂直作用在單位長度相界面上的力，即外表張力Nm-1。欲使液體產(chǎn)生新的外表S，就需對其做外表功，其大小應(yīng)與S成正比，系數(shù)為即為外表張力 ： W =S (1) 圖1 液體外表與分子內(nèi)部受力情況圖在定溫下純液體的外表張力為定值，當(dāng)參加溶質(zhì)形成溶液時，分子間的作用力發(fā)生變化，外表張力也發(fā)生變化，其變化的大小決定于溶質(zhì)的性質(zhì)和參加量的多少。水溶液外表張力與其組成的關(guān)系大致有以下三種情況：1隨溶質(zhì)濃度增加外表張力略有升高；2隨溶質(zhì)濃度增加

59、外表張力降低，并在開始時降得快些；3溶質(zhì)濃度低時外表張力就急劇下降，于某一濃度后外表張力幾乎不再改變。以上三種情況溶質(zhì)在外表層的濃度與體相中的濃度都不相同，這種現(xiàn)象稱為溶液外表吸附。根據(jù)能量最低原理，溶質(zhì)能降低溶劑的外表張力時，外表層中溶質(zhì)的濃度比溶液內(nèi)部大；反之，溶質(zhì)使溶劑的外表張力升高時，它在外表層中的濃度比在內(nèi)部的濃度低。在指定的溫度和壓力下，溶質(zhì)的吸附量與溶液的外表張力及溶液的濃度之間的關(guān)系遵守吉布斯(Gibbs)吸附方程： = 2式中，為溶質(zhì)在表層的吸附量，單位molm2，為外表張力，c溶質(zhì)的濃度。 假設(shè)0，那么0，此時外表層溶質(zhì)濃度大于本體溶液，稱為正吸附。引起溶劑外表張力顯著降低

60、的物質(zhì)叫外表活性劑。假設(shè)0，那么0，此時外表層溶質(zhì)濃度小于本體溶液，稱為負吸附。通過實驗測得外表張力與溶質(zhì)濃度的關(guān)系，作出c 曲線，并在此曲線上任取假設(shè)干點作曲線的切線，這些切線的斜率就是與其相應(yīng)濃度的，將此值代入2式便可求出在此濃度時的溶質(zhì)吸附量。吉布斯吸附等溫式應(yīng)用范圍很廣，但上述形式僅適用于稀溶液。 2最大泡壓法測外表張力原理測定溶液的外表張力有多種方法，較為常用的有最大泡壓法其測量方法根本原理可參見圖2。 圖2 最大拋壓法測液體外表張力裝置圖中B是管端為毛細管的玻璃管，與液面相切。毛細管中大氣壓為p0。試管A中氣壓為p，當(dāng)翻開活塞E時，C中的水流出，體系壓力p逐漸減小，逐漸把毛細管液面