實驗四凝固點降低法測分子量

1、實驗四凝固點降低法測定分子量1 實驗?zāi)康?1)(2)(3)測定環(huán)己烷的凝固點降低值，計算萘的分子量。掌握凝固點降低法測分子量的原理。掌握凝固點實驗裝置的使用方法。2 實驗原理物質(zhì)的摩爾質(zhì)量是一個重要的物理化學(xué)數(shù)據(jù)，其測定方法有許多種。凝固點降低法測定物質(zhì)的摩爾質(zhì)量是一個簡單而比較準確的測定方法，在實驗和溶液理論的研究方面都具有重要意義。當稀溶液凝固析出純固體溶劑時，則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T=Tf* - Tf = KfmB(2.4.1)式中，Tf*純?nèi)軇┑哪厅cTf 溶液的凝固點mB 溶液中溶質(zhì) B 的質(zhì)量摩爾濃度Kf 溶劑的質(zhì)量摩爾凝固點降低常

2、數(shù)，它的數(shù)值僅與溶劑的性質(zhì)有關(guān)。表出了部分溶劑的凝固點降低常數(shù)值。2.4.1 給表 2.4.1幾種溶劑的凝固點降低常數(shù)值溶劑水醋酸苯環(huán)己烷環(huán)己醇萘三溴甲烷T*f/KKf/(Kkgmol-1)273.151.86289.753.90278.655.12279.6520297.0539.3383.56.9280.9514.4若稱取一定量的溶質(zhì) WB(g)和溶劑 WA(g)，配成稀溶液，則此溶液的質(zhì)量摩爾濃度mB 為當放熱與散熱達到平衡時，溫度不再改變。此固液兩相共存的平衡溫度即為溶液的凝固點。但過冷太厲害或寒劑溫度過低，則凝固熱抵償不了散熱，此時溫度不能回升到凝固點，在溫度低于凝固點時完全凝固，就

3、得不到正確的凝固點。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所示。對溶液兩相共存時，度 f*=1-2+1=0，冷卻曲線出現(xiàn)水平線段，其形狀如圖 2.4.1(1)度 f*=2-2+1=1，溫度仍可下降，但由于溶劑凝固時放出凝固熱，使溫度回升，但回升到最高點又開始下降，所以冷卻曲線不出現(xiàn)水平線段，如圖 2.4.1 (2)所示。由于溶劑析出后，剩余溶液濃度變大，顯然回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 2.4.1 (2)中所示方法加以校正。但由于冷卻曲線不易測出，而真正的平衡濃度又難于直接測定，實驗總是用稀溶液，并控制條件使其晶體析出量很少，所以以起

4、始濃度代替平衡濃度，對測定結(jié)果不會產(chǎn)生顯著影響。圖 2.4.1 溶劑與溶液的冷卻曲線3 儀器藥品凝固點實驗裝置環(huán)己烷萘4 實驗步驟(1) 調(diào)節(jié)水浴溫度打開冷凝水，打開儀器電源，通過或儀器液晶屏設(shè)置水浴溫度，即水浴溫度上下限分別設(shè)置為 5.5 oC 和 4.5 oC，并保存。然后開啟制冷，制冷片開始工作，水浴溫度開始下降。(2) 溶劑凝固點的測定將樣品管洗凈并烘干，裝入小的磁力攪拌轉(zhuǎn)子。加入約 30 mL 待測樣品（環(huán)己烷）至刻度線附近。樣品管裝入帶有測溫傳感器的聚四氟塞，放入恒溫水浴中?？捎^察到樣品溫度下降，當樣品溫度降至 10 oC 左右時，通過計算機始保存”按鈕，保存實驗數(shù)據(jù)。當樣品溫度降

5、至相變點（環(huán)己烷約 6.5 oC）時，樣品管中出現(xiàn)雪花狀結(jié)晶，此時樣品溫度趨于穩(wěn)定，保持穩(wěn)定一段時間。采樣，點擊“開取出樣品管，用手將處于固液混合狀態(tài)的樣品捂熱，待固體完全降溫測量新一組凝固點。測量 3-5 次后取平均值，得到溶劑的凝固點。，再次放入水浴中溶液凝固點的測定取出凝固點管，如前將管中固體溶化，加入稱量好的萘 1 g，待萘全部溶解后，放入水浴中，同上測量加入溶質(zhì)后的凝固點。測量 3-5 次后取平均值，得到溶液的凝固點。數(shù)據(jù)分析實驗結(jié)束后，點擊“停止保存”按鈕，打開保存的數(shù)據(jù)文件，坐標區(qū)空白處點擊鼠標右鍵，選擇菜單中的“FPA-凝固點分析”功能，鼠標上出現(xiàn)形輔助線，在曲線水平處點擊鼠標

6、設(shè)置分析起點，再次點擊鼠標設(shè)置分析終點。自動去分析區(qū)間的平均溫度，并顯示在曲線上?？芍貜?fù)標記多組溫度數(shù)據(jù)。并處理實驗數(shù)據(jù)。5數(shù)據(jù)處理(1)由環(huán)己烷的密度，計算所取環(huán)己烷的重量 WA。(2) 將實驗數(shù)據(jù)列入表 1.2 中。表 1.2 凝固點降低實驗數(shù)據(jù)凝固點凝固點降低值物質(zhì)量測量值平均值123123環(huán)己烷30 mL萘1 g(3) 根據(jù)公式 2.4.3，由所得數(shù)據(jù)計算萘的分子量，并計算與理論值的相對誤差。6注意事項(1)(2)(3)(4)實驗時務(wù)必檢查冷卻水正常，避免損壞制冷片。攪拌速率不宜過高，過高會導(dǎo)致樣品管中磁力攪拌轉(zhuǎn)子不同步。注意不要將水濺入儀器。恒溫水浴想夾層中填充干燥的惰性氣體，將密封

7、或取下。7思考題(1) 根據(jù)什么原則考慮加入溶質(zhì)的量？太多或太少影響如何？附錄：凝固點實驗裝置使用說明(1) 恒溫水浴加水在恒溫水浴有機玻璃 中注入蒸餾水或 50%乙二醇水溶液。乙二醇水溶液可有效避免恒溫水浴中生長水藻的現(xiàn)象。加水量建議接近鋁質(zhì)制冷板末端即可，因為放入樣品管后液面會上升。(2) 調(diào)整放入樣品管樣品管應(yīng)安裝在恒溫水浴箱上部的樣品管安裝孔，內(nèi)有橡膠 O 型圈固定樣品管。若樣品管較緊，可調(diào)節(jié) 4 個固定螺絲松緊。（3） 連接散熱冷卻水管儀器必須通入冷卻水才可通電工作，否則有燒毀制冷片的。冷卻水可采用的自來水，或較多的循環(huán)冷卻水。若采用循環(huán)冷卻水，則應(yīng)保證冷卻水不超過 35 oC，以保

8、證散熱效率。需要注意的是，儀器制冷時，其散熱端發(fā)熱量很大，應(yīng)及時檢查冷卻水是否超溫。將冷卻水軟管連接到儀器背面的進出水口，注意不要接反。若反接進出水管，有可能導(dǎo)致制冷片超溫保護功能不正常工作。(4) 開始制冷實驗開始時首先要進行制冷操作，可通過計算機以通過觸摸屏手動輸入控溫參數(shù)。將制冷控制參數(shù)發(fā)送到儀器，也可計算機操作：打開凝固點計算機，點擊紅色三角形“開始”按鈕，彈出“設(shè)置水浴控制參數(shù)”框。輸入實驗基本信息和控溫參數(shù)。其中，水浴溫度通斷上下限是指當溫度高于通斷上限時，則開始制冷，當溫度低于通斷下限時，則停止制冷。此時，“確認”按鈕為灰色不能點擊，需要首先點擊“檢查”按鈕，自動檢查輸入數(shù)據(jù)是否合法，無誤后，“確認”按鈕可點擊，點擊后，凝固點開始致冷。自動開始數(shù)據(jù)，儀器儀器觸摸屏獨立操作：點擊觸摸屏上的“目標溫度”。進入目標溫度設(shè)置界面，點擊要修改的數(shù)據(jù)，光標移動到對應(yīng)數(shù)據(jù)。點擊“清除”按鈕刪除當前數(shù)據(jù)，通過鍵盤輸入新數(shù)據(jù)，點擊“”按鈕保存新數(shù)據(jù)。設(shè)置完所有數(shù)據(jù)后，點擊“返回”按鈕返回主界面。點擊主界面上的制冷圖標“*”，當圖標變?yōu)椴噬?”時，儀器開始制冷。注意超溫儀器制冷過程中會自動檢測制冷片散熱端溫度，當溫度過高時，會顯示“檢查冷卻