實(shí)驗(yàn)講座(下冊(cè))

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)1-2講座10級(jí)化學(xué)、應(yīng)化、材化專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)1-2安排（10化學(xué)、應(yīng)化、材化）

實(shí)驗(yàn)一：純液體飽和蒸氣壓的測(cè)量(210)實(shí)驗(yàn)二：燃燒熱的測(cè)定(210)實(shí)驗(yàn)三：原電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定(211)實(shí)驗(yàn)四：計(jì)算機(jī)模擬基元反應(yīng)(210)實(shí)驗(yàn)五：分光光度法測(cè)定蔗糖酶的米氏常數(shù)(211)實(shí)驗(yàn)六：電導(dǎo)法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)(211)實(shí)驗(yàn)七：粘度法測(cè)定水溶性高聚物相對(duì)分子質(zhì)量(210)實(shí)驗(yàn)八：溶液法測(cè)定極性分子的偶極矩(211)實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：理化實(shí)驗(yàn)樓210、211實(shí)驗(yàn)時(shí)間：化學(xué)：

材化：星期三下午2：00應(yīng)化：純液體飽和蒸氣壓的測(cè)量P.281、明確純液體飽和蒸氣壓的定義和氣液兩相平衡的概念。了解純液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系。

2、用平衡管和壓差計(jì)測(cè)定不同溫度下液體的飽和蒸氣壓。掌握用靜態(tài)法測(cè)定液體飽和蒸氣壓的實(shí)驗(yàn)方法方法。

3、學(xué)會(huì)用圖解法求算被測(cè)液體的平均摩爾氣化熱和正常沸點(diǎn)。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谝欢囟认?，液體與其蒸氣達(dá)平衡時(shí)，其氣相壓力(分壓)稱為該溫度下液體的飽和蒸氣壓。蒸發(fā)1mol液體所吸收的熱量稱為該溫度下液體的摩爾氣化熱。

二、實(shí)驗(yàn)原理液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系可用克勞修斯-克拉貝龍方程式表示:

式中，R為摩爾氣體常數(shù);T為熱力學(xué)溫度;ΔvapHm為在溫度T時(shí)純液體的摩爾氣化熱。ΔvapHm可以近似作為常數(shù)，積分上式，得:

(2)

其中C為積分常數(shù)。由此式可以看出，以lnp對(duì)1/T

作圖，應(yīng)為一直線，直線的斜率為

，由斜率可求算液體的ΔvapHm

。壓差計(jì)321真空泵自來(lái)水三、儀器裝置緩沖瓶平衡管水浴恒溫水浴四、實(shí)驗(yàn)步驟ABC去離子水去離子水水浴去離子水1、平衡管中加入純水關(guān)閉活塞1，打開(kāi)活塞2，開(kāi)動(dòng)真空泵，緩緩關(guān)小活塞3，當(dāng)氣壓計(jì)指數(shù)約是-20kPa時(shí)，關(guān)閉活塞2，同時(shí)打開(kāi)活塞3，約5分鐘后，若氣壓計(jì)指數(shù)不變，則表明系統(tǒng)不漏氣否則，應(yīng)逐段檢查，直到消除系統(tǒng)漏氣原因。2、系統(tǒng)氣密性檢查密閉體系3、排除A、B彎管空間內(nèi)的空氣4、測(cè)定水的飽和蒸氣壓五、數(shù)據(jù)處理1.數(shù)據(jù)記錄表大氣壓

kPa室溫

℃2.繪出水的蒸氣壓溫度曲線。3.以lnp對(duì)1/T作圖，并由直線的斜率得出平均摩爾氣化熱ΔvapHm，并求出水的正常沸點(diǎn)。

燃燒熱的測(cè)定P.34一、目的要求1、掌握燃燒熱的定義，了解恒壓燃燒熱和恒容燃燒熱的差別及相互關(guān)系；2、了解氧彈量熱計(jì)的原理及構(gòu)造，掌握其使用方法；3、用氧彈量熱計(jì)測(cè)定苯甲酸和蔗糖的燃燒熱。

二、基本原理1mol物質(zhì)完全燃燒時(shí)的反應(yīng)熱稱為燃燒熱。所謂完全燃燒是指可燃燒物質(zhì)中的C生CO2(g)，氫生H2O(l)，硫生成SO2(g)，氮生成N2(g)等。如298.15K時(shí)，苯甲酸的燃燒熱3226.8kJ·mol-1。燃燒熱可在恒容或恒壓情況下測(cè)定。由熱力學(xué)第一定律可知：在不做體積功的情況下，恒容燃燒熱QV＝ΔU，恒壓燃燒熱QP＝ΔH。在氧彈量熱計(jì)中測(cè)得燃燒熱為QV，而一般熱化學(xué)計(jì)算用的值為QP，兩者可通過(guò)下式進(jìn)行換算：

QP＝QV+ΔnRT氧彈熱量計(jì)在盛有定量水的容器中，放入裝有m克樣品和氧氣的密閉氧彈，然后使樣品完全燃燒，放出的熱量傳給水及儀器，引起溫度上升。測(cè)量介質(zhì)在燃燒前后體系溫度的變化值即可算出樣品的恒容燃燒熱。（p36，公式4-2）雷諾溫度校正圖燃燒前后的溫度差ΔT是用雷諾圖（溫度～時(shí)間曲線）來(lái)確定的。

圖中b點(diǎn)相當(dāng)于開(kāi)始燃燒之點(diǎn)，c為觀察到最高溫度的讀數(shù)點(diǎn)，作相當(dāng)于室溫的平行線TO交曲線于O，過(guò)O點(diǎn)作AB垂線，然后將ab線和dc線外延交AB線于E和F點(diǎn)。E點(diǎn)與F點(diǎn)溫差即為欲求的溫度升高值ΔT。圖中EE＇為開(kāi)始燃燒到溫度升到室溫這一段時(shí)間內(nèi)，因環(huán)境輻射和攪拌引進(jìn)的能量而造成量熱計(jì)溫度的升高扣除。FF＇為溫度由室溫升高到最高點(diǎn)B這一段時(shí)間內(nèi)，量熱計(jì)所因向環(huán)境輻射出能量而造成溫度的降低，故需要添加上。由此可見(jiàn)F，E兩點(diǎn)的溫度差較客觀的表示了由于樣品燃燒使量熱計(jì)溫度升高的值。氧彈式量熱計(jì)（附壓片機(jī)）氧氣鋼瓶（附減壓閥及氧氣表）實(shí)驗(yàn)步驟1.量熱計(jì)水當(dāng)量C計(jì)的測(cè)定樣品壓片和裝置氧彈氧彈充氧氣裝置熱量計(jì)點(diǎn)火燃燒和升溫的測(cè)量整理設(shè)備，準(zhǔn)備下一步實(shí)驗(yàn)2.測(cè)量萘的燃燒熱稱取1g左右的萘，用上述方法測(cè)定萘的燃燒熱。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)日期：

；室溫：

℃；氣壓：

KPa

1、量熱體系C計(jì)的測(cè)定苯甲酸樣品重

g；引火絲長(zhǎng)度

cm；引火絲剩余長(zhǎng)度

cm；水的體積

ml；水的溫度

℃；氧彈計(jì)外殼套筒溫度

℃。2、萘燃燒熱的測(cè)定萘樣品重

g；引火絲長(zhǎng)度

cm；引火絲剩余長(zhǎng)度

cm；水的體積

ml；水的溫度

℃；氧彈計(jì)外殼套筒溫度

℃。文獻(xiàn)值：

萘C10H8（s）的ΔcH0m（101.325KPa,298K)

文獻(xiàn)值為-5153.9KJ/mol如溫度差別不大（即≈298K），壓力影響不大，可認(rèn)為ΔH≈ΔcH0m實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論⑴結(jié)果：實(shí)測(cè)值=⑵計(jì)算實(shí)驗(yàn)偏差：⑶分析產(chǎn)生偏差的原因：⑷有何建議與想法？原電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定（p.68)1.明確理解電極、電極電勢(shì)、電池電動(dòng)勢(shì)、可逆電池電動(dòng)勢(shì)等的意義。2.理解對(duì)消法測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)，熟練電位差計(jì)的操作方法，準(zhǔn)確測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理式中：是正極的電極電勢(shì)；是負(fù)極的電極電勢(shì)。以Cu-Zn電池為例：電池符號(hào)Zn|ZnSO4(a1)||CuSO4(a2)|Cu負(fù)極反應(yīng)Zn→Zn2+

＋2e正極反應(yīng)Cu2++2e→Cu電池中總的反應(yīng)為Zn＋Cu2+＝Zn2+＋Cu電池由正、負(fù)兩個(gè)電極組成，電池的電動(dòng)勢(shì)等于兩個(gè)電極電勢(shì)的差值鋅電極的電極電勢(shì)：銅電極的電極電勢(shì):所以，Cu-Zn電池的電池電動(dòng)勢(shì)為純固體的活度為1所以電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量以飽和KCl溶液為鹽橋，用制備好的電極組成電池，并接入電位差計(jì)的測(cè)量端，測(cè)量其電動(dòng)勢(shì)。Hg2Cl2,Hg|KCl(飽和)||CuSO4(0.01000M)|CuHg2Cl2,Hg|KCl(飽和)||CuSO4(0.1000M)|CuCu|CuSO4(0.01000M)||CuSO4(0.1000M)|Cu

計(jì)算機(jī)模擬基元反應(yīng)P.124一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.了解分子反應(yīng)動(dòng)態(tài)學(xué)的主要內(nèi)容和基本研究方法。掌握準(zhǔn)經(jīng)典軌線法的基本思想及其結(jié)果所代表的物理涵義。

3.了解宏觀反應(yīng)和微觀基元反應(yīng)之間的統(tǒng)計(jì)聯(lián)系。二、實(shí)驗(yàn)原理

分子反應(yīng)動(dòng)態(tài)學(xué)是在分子和原子的水平上研究化學(xué)反應(yīng)的最基本過(guò)程——分子碰撞;

準(zhǔn)經(jīng)典軌線法是一種以經(jīng)典散射理論為基礎(chǔ)的分子反應(yīng)動(dòng)態(tài)學(xué)計(jì)算方法。設(shè)想一個(gè)簡(jiǎn)單的反應(yīng)體系，A+BC，當(dāng)A原子和BC分子發(fā)生碰撞時(shí)，可能會(huì)有以下幾種情況發(fā)生:

準(zhǔn)經(jīng)典軌線法的基本思想；

將A，B，C都近似看成經(jīng)典力學(xué)的質(zhì)點(diǎn)，考察它們的坐標(biāo)和動(dòng)量隨時(shí)間的變化情況，就能知道原子之間是否發(fā)生了重新組合，即是否發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，以及碰撞前后各原子或分子所處的能量狀態(tài)。通過(guò)對(duì)各種碰撞條件的結(jié)果作統(tǒng)計(jì)平均，就能得到可與宏觀實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相比較的理論動(dòng)力學(xué)參數(shù)。1.哈密頓運(yùn)動(dòng)方程設(shè)一個(gè)反應(yīng)有N個(gè)原子，它們的運(yùn)動(dòng)情況可以用3N個(gè)廣義坐標(biāo)qi和3N個(gè)廣義動(dòng)量pi來(lái)描述。若體系的總能量計(jì)作H(是qi和pi的函數(shù)），按照經(jīng)典力學(xué)，坐標(biāo)和動(dòng)量隨時(shí)間的變化情況符合下列規(guī)律。對(duì)于A原子和BC分子所構(gòu)成的反應(yīng)體系，應(yīng)當(dāng)有9個(gè)廣義坐標(biāo)和9個(gè)廣義動(dòng)量，構(gòu)成9組哈密頓運(yùn)動(dòng)方程。根據(jù)經(jīng)典力學(xué)知識(shí)，當(dāng)一個(gè)體系沒(méi)有受到外力作用時(shí)，整個(gè)體系的質(zhì)心應(yīng)當(dāng)以一恒速運(yùn)動(dòng)，并且這一運(yùn)動(dòng)和體系內(nèi)部所發(fā)生的反應(yīng)無(wú)關(guān)。同時(shí),體系的勢(shì)能由體系中所有原子的靜電作用引起的，所以它只和體系中原子的相對(duì)位置有關(guān)，和整個(gè)體系的空間位置無(wú)關(guān)。只要選取適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系，就可以扣除體系質(zhì)心位置的三個(gè)坐標(biāo)，將9組哈密頓方程簡(jiǎn)化為6組，大大減少計(jì)算工作量。若選取正則坐標(biāo)系，有三組方程描述質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的可以略去，還剩6組12個(gè)方程。選取正則坐標(biāo)時(shí)，式中μA，BC是A和BC體系的折合質(zhì)量，μBC是BC的折合質(zhì)量。若知道了位能V就知道了方程的具體表達(dá)式。2.位能函數(shù)V

位能函數(shù)V(q1，q2，…，q6)是一勢(shì)能超面，無(wú)普適表達(dá)式，但可以通過(guò)量子化學(xué)計(jì)算出數(shù)值解，然后擬合出半經(jīng)驗(yàn)的位能函數(shù)——LEPS解析表達(dá)式。3.初值的確定V確定之后，方程就確定。只要知道初始pi(0)，qi(0)，就可以求得任一時(shí)間的pi(t)，qi(t)。

碰撞時(shí)，BC分子在不停地轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)，BC的取向、振動(dòng)位相、碰撞參數(shù)等無(wú)法控制，讓計(jì)算機(jī)隨機(jī)設(shè)定，這種方法稱為Monte-Corlo法（蒙特卡羅法）。設(shè)定BC分子初態(tài)時(shí)，給出了振動(dòng)量子數(shù)v和轉(zhuǎn)動(dòng)量子數(shù)J，這是經(jīng)典力學(xué)不可能出現(xiàn)的，故該方法稱為準(zhǔn)經(jīng)典軌線法。4.數(shù)值積分初值確定后，就可以求任一時(shí)刻的pi(t)，qi(t)，程序中我們采用的是Lunge-Kutta值積分法，其計(jì)算思想實(shí)質(zhì)上是將積分化為求和。

選擇適當(dāng)?shù)姆e分步長(zhǎng)Δx是必要的，步長(zhǎng)太小，耗時(shí)太多，增大步長(zhǎng)雖可以縮短時(shí)間，但有可能帶來(lái)較大誤差。5.終態(tài)分析確定一次碰撞是否已經(jīng)完成，只要考察A，B，C的坐標(biāo)，當(dāng)任一原子離開(kāi)其它原子的質(zhì)心足夠遠(yuǎn)時(shí)(＞5.0a.u.)，碰撞就已經(jīng)完成。然后通過(guò)分析RAB，RBC，RCA的大小，確定最終產(chǎn)物，根據(jù)終態(tài)各原子的動(dòng)量，推出分子所處的能量狀態(tài)，這樣就完成了一次模擬。6．統(tǒng)計(jì)平均由于初值隨機(jī)設(shè)定，導(dǎo)致每次碰撞結(jié)果不同，為了正確反映出真實(shí)情況，需對(duì)大量不同隨機(jī)碰撞的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均。如對(duì)同一條件下的A+BC反應(yīng)模擬了N次，其中有Nr發(fā)生了反應(yīng)，則反應(yīng)幾率為：Pr=Nr/N四、實(shí)驗(yàn)步驟

啟動(dòng)程序，按照實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表輸入初值，計(jì)算100條反應(yīng)軌線，記錄反應(yīng)幾率、反應(yīng)截面及產(chǎn)物的能態(tài)分布。根據(jù)計(jì)算程序作出的反應(yīng)軌線圖，從中選出一條反應(yīng)軌跡和一條非反應(yīng)軌跡，觀察RAB，RBC，RCA隨時(shí)間變化的規(guī)律。改變初值，再計(jì)算100條反應(yīng)軌線，記錄結(jié)果，討論對(duì)于F+H2反應(yīng)來(lái)說(shuō)，增加平動(dòng)能、轉(zhuǎn)動(dòng)能或振動(dòng)能，哪個(gè)對(duì)HF的形成更為有利？“計(jì)算機(jī)模擬基元反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

原子量:

F—18.9984(A)，H—1.0079(B)，H—1.0079(C)積分步長(zhǎng):10.00最大碰撞參數(shù):3.7800a.u.最初A-BC距離:6.0000a.u.反應(yīng)軌線數(shù):100根據(jù)計(jì)算程序作出的反應(yīng)軌線圖，與非反應(yīng)碰撞相比，反應(yīng)碰撞中原子間距RAB、RBC、RAC的變化規(guī)律是：

從計(jì)算結(jié)果可以看出，增加①平動(dòng)能②轉(zhuǎn)動(dòng)能③振動(dòng)能中的

，反應(yīng)幾率顯著變大，對(duì)反應(yīng)F+H2=HF+H最有利。

分光光度法測(cè)定蔗糖酶的米氏常數(shù)P.98實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.用分光光度法測(cè)定蔗糖酶的米氏常數(shù)Km和最大反應(yīng)速率Vmax。2.了解底物濃度與酶反應(yīng)速率之間的關(guān)系3.掌握分光光度計(jì)的使用方法實(shí)驗(yàn)原理酶是由生物體內(nèi)產(chǎn)生的具有催化活性的蛋白質(zhì)。它表現(xiàn)出特異的催化功能，因此叫生物催化劑。酶具有高效性和高度選擇性，酶催化反應(yīng)一般在常溫、常壓下進(jìn)行。在酶催化反應(yīng)中，底物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)酶的濃度，在指定實(shí)驗(yàn)條件時(shí)，酶的濃度一定時(shí)，總的反應(yīng)速率隨底物濃度的增加而增大，直至底物過(guò)剩此時(shí)底物的濃度不再影響反應(yīng)速率，反應(yīng)速率最大。米切力斯（Michaelis）應(yīng)用酶反應(yīng)過(guò)程中形成中間絡(luò)合物的學(xué)說(shuō)，導(dǎo)出了米氏方程，給出了酶反應(yīng)速率和底物濃度的關(guān)系：米氏方程：

Vmax.CSv=—————

CS

+Km上式中v代表反應(yīng)速度，Vmax代表最大反應(yīng)速度,CS代表底物濃度，Km稱為米氏常數(shù)。在指定條件下，對(duì)每一種酶的反應(yīng)都有特定的Km值，與酶的濃度無(wú)關(guān)，故其對(duì)研究酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué)有重要意義。（一）米氏常數(shù)的定義由米氏方程可以導(dǎo)出：（Vmax-v）〔S〕Km=———————

v當(dāng)v=1/2Vmax時(shí)，Km=〔S〕。因此Km值為反應(yīng)速度相當(dāng)于最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度。Km值是酶的特征常數(shù)，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。（二）Km值的應(yīng)用1.鑒定酶的種類

Km值是酶的特征常數(shù)，在反應(yīng)條件一定時(shí)，只與酶的種類和底物的性質(zhì)有關(guān)，與酶的濃度無(wú)關(guān)。不同種類的酶其Km值不同，對(duì)于一種未知的酶，可在規(guī)定的條件下測(cè)定其Km值加以鑒定。某些酶的Km值

酶底物Km(mmol/L)乳酸脫氫酶丙酮酸0.017己糖激酶D-葡萄糖0.05D-果糖1.5-半乳糖苷酶D-乳糖4.0碳酸酐酶H2CO39.0過(guò)氧化氫酶H2O225蔗糖酶蔗糖28糜蛋白酶甘氨酰酪氨酰甘氨酸1082.反映酶與底物的親合力Km值越大，酶與底物親合力越小，Km值越小，酶與底物親合力越大。

3.選擇酶的最適底物

Km值取決于酶的種類和底物的性質(zhì)，在酶一定時(shí)，不同底物有不同的Km值。酶活力測(cè)定時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇酶的最適底物，使酶促反應(yīng)容易進(jìn)行，并節(jié)省底物用量。

4.計(jì)算不同底物濃度時(shí)酶促反應(yīng)速度相當(dāng)于最大反應(yīng)速度的比率根據(jù)米氏方程可以計(jì)算

5.設(shè)計(jì)適宜的底物濃度

酶促反應(yīng)進(jìn)程曲線表明，只有初速度才能真正代表酶活性，一般要求初速度達(dá)到最大速度90%～95%、底物消耗率為1%～5%。這樣既可以近似地表示酶活性，又不致于使底物濃度過(guò)高而造成浪費(fèi)。

(三)Vmax的應(yīng)用定義：Vmax指酶完全被底物分子飽和時(shí)的反應(yīng)速度。

應(yīng)用：

Vmax可用來(lái)計(jì)算酶的轉(zhuǎn)化率（TN），即單位時(shí)間內(nèi)每分子酶可使底物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的分子數(shù)，單位為分子數(shù)/秒。當(dāng)反應(yīng)速度達(dá)到最大反應(yīng)速度時(shí)，如果已知酶量，則可計(jì)算出酶的轉(zhuǎn)化率：

TN=底物轉(zhuǎn)化量（mol/s）/酶量（mol）(四)Km和Vmax的測(cè)定為了求得Km值，可用雙倒數(shù)作圖法

1Km+〔S〕Km11——=—————=———·——+———vVmax〔S〕Vmax〔S〕Vmax以1/V為縱坐標(biāo)，1/[S]為橫坐標(biāo)作圖，所得直線的截距1/Vmax，斜率是Km/Vmax，直線與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)為-1/Km.

本實(shí)驗(yàn)用的蔗糖酶是一種水解酶，它能使蔗糖水解成葡萄糖和果糖。該反應(yīng)的速率可以用單位時(shí)間內(nèi)葡萄糖濃度的增加來(lái)表示，葡萄糖與3,5-二硝基水楊酸共熱后被還原成棕紅色的氨基化合物，在一定濃度范圍內(nèi)，葡萄糖的量和棕紅色物質(zhì)顏色深淺程度成一定比例關(guān)系，因此可以用分光光度計(jì)來(lái)測(cè)定反應(yīng)在單位時(shí)間內(nèi)生成葡萄糖的量，從而計(jì)算出反應(yīng)速率。所以測(cè)量不同底物（蔗糖）濃度的相應(yīng)反應(yīng)速率，就可用作圖法計(jì)算出米氏常數(shù)值Km。實(shí)驗(yàn)步驟

1.蔗糖酶的制取。稱取10g即發(fā)干酵母配成10%的溶液，搖勻靜置5~6小時(shí)后，以3000轉(zhuǎn)離心30min，取出上層清液，為粗制酶液,用軟木塞將瓶口塞住，放入37℃的恒溫箱中保溫60h。2.溶液的配制。（１）0.1%葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液（1mg/mL）：先在90℃下將葡萄糖烘1h，然后準(zhǔn)確稱取1g于100ml燒杯中，用少量蒸餾水溶解后，定量移至1000ml容量瓶中。（2）3,5-二硝基水楊酸試劑（即DNS）：6.3gDNS和262ml的2mol/LNaOH加到酒石酸鉀鈉的熱溶液中（182g酒石酸鉀鈉溶于500ml水中），再加5g重蒸酚和5g亞硫酸鈉，微熱攪拌溶解，冷卻后加蒸餾水定容到1000ml，貯于棕色瓶中備用。（3）0.1mol/L的蔗糖液：準(zhǔn)確稱取34.2g蔗糖溶解后定容至1000容量瓶中。3.蔗糖酶米氏常數(shù)的測(cè)定。

在９支試管中分別加入0.1mol/L蔗糖液、醋酸緩沖溶液，總體積達(dá)2ml，于35℃水浴中預(yù)熱，另取預(yù)先制備的酶液在35℃水浴中保溫10min，依次向試管中加入稀釋過(guò)的酶液各2.0ml，準(zhǔn)確作用5min后，按次序加入0.5ml2mol/L的NaOH溶液，搖勻，令酶反應(yīng)中停止，測(cè)定時(shí)，從每支試管中吸取0.5ml酶反應(yīng)液加入裝有1.5mlDNS試劑的25ml比色管中，加入蒸餾水，在沸水中加熱5min后冷卻，用蒸餾水稀至刻度，搖勻，540nm波長(zhǎng)測(cè)定其吸光度。電導(dǎo)法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)P.103一、目的要求了解二級(jí)反應(yīng)的特點(diǎn)，用電導(dǎo)法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)；掌握電導(dǎo)率儀的使用方法。二、基本原理乙酸乙脂皂化反應(yīng)是二級(jí)反應(yīng)CH3COOC2H5+NaOH=CH3COONa+C2H5OH動(dòng)力學(xué)方程為kt=x/[c(c-x)]

只要測(cè)出t時(shí)刻的x值，就可以算出速率常數(shù)k

由于反應(yīng)體系具有導(dǎo)電性，體系電導(dǎo)值的減小與產(chǎn)物濃度x的增大成正比

t=t,x=β(G0-Gt)t=∞,c=β(G0-Gt)

代入反應(yīng)速率方程，即可得公式（18-5b）（p.104)，用(G0-Gt)/(Gt-G∞)對(duì)t作圖，即可由直線斜率求出反應(yīng)速率常數(shù)k。粘度法測(cè)定水溶性高聚物

的相對(duì)分子量P.140目的要求

一、測(cè)定聚合物—聚乙烯醇的平均相對(duì)分子質(zhì)量二、掌握用烏貝路德（Ubbelohde）粘度計(jì)測(cè)定粘度的原理和方法高聚物在稀溶液中的粘度，主要反映了液體在流動(dòng)時(shí)存在著內(nèi)摩擦。其中因溶劑分子之間的內(nèi)摩擦表現(xiàn)出來(lái)的粘度叫純?nèi)軇┱扯龋涀鳓?；此外還有高聚物分子相互之間的內(nèi)摩擦，以及高分子與溶劑分子之間的內(nèi)摩擦。三者之總和表現(xiàn)為溶液的粘度η。在同一溫度下，一般來(lái)說(shuō)，η>η0。相對(duì)于溶劑，其溶液粘度增加的分?jǐn)?shù)，稱為增比粘度，記作ηsp，溶液粘度與純?nèi)軇┱扯鹊谋戎捣Q為相對(duì)粘度，記作ηr，即ηsp=(η-η0)/η0ηsp=(η-η0)/η0=ηr-1ηr=η/η02、比濃粘度，比濃對(duì)數(shù)粘度為了便于比較，將單位濃度下所顯示出的增比濃度，即ηsp/c稱為比濃粘度；而lnηr/c稱為比濃對(duì)數(shù)粘度。ηr和ηsp都是無(wú)因次的量。將溶液濃度無(wú)限稀釋，使得每個(gè)高聚物分子彼此相隔極遠(yuǎn)，其相互干擾可以忽略不記，則：[η]被稱為特性粘度，其值與濃度無(wú)關(guān)。

配制一系列不同濃度的溶液分別進(jìn)行測(cè)定，以ηsp/c和lnηsp/c為縱坐標(biāo)，c為橫坐標(biāo)作圖，得兩條直線，分別外推到c=0處，其截距即為[η]，

實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)聚合物、溶劑和溫度確定以后，[η]的數(shù)值只與高聚物平均相對(duì)分子質(zhì)量M有關(guān)，它們之間的半經(jīng)驗(yàn)關(guān)系可用MarkHouwink方程式表示：式中K為比例常數(shù)，α是與分子形狀有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。它們都與溫度、聚合物、溶劑性質(zhì)有關(guān)，在一定的相對(duì)分子質(zhì)量范圍內(nèi)與相對(duì)分子質(zhì)量無(wú)關(guān)。K和α的數(shù)值，只能通過(guò)其它絕對(duì)方法確定，例如滲透壓法、光散射法等等。粘度法只能測(cè)定[η]求算出M。

烏氏粘度計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟

用分析天平準(zhǔn)確稱取40g聚乙烯醇樣品，倒入預(yù)先洗凈的150mL燒杯中，加入約100mL蒸餾水，在水浴中加熱溶解至溶液完全透明，取出自然冷卻至室溫，再將溶液移至1000mL的容量瓶中，并用蒸餾水稀釋至刻度。然后用預(yù)先洗凈并烘干的3號(hào)砂芯漏斗過(guò)濾，裝入廣口瓶中備用。

一、溶液配制

先將洗液灌入粘度計(jì)內(nèi)，并使其反復(fù)流過(guò)毛細(xì)管部分。然后將洗液倒入專用瓶中，再順次用自來(lái)水、蒸餾水洗滌干凈。容量瓶、移液管也都應(yīng)仔細(xì)洗凈。二、粘度計(jì)的洗滌

三、溶劑流出時(shí)間t0的測(cè)定開(kāi)啟恒溫水浴。并將粘度計(jì)垂直安裝在恒溫水浴中（G球及以下部位均浸在水中），用移液管吸10mL蒸餾水，從A管注入粘度計(jì)F球內(nèi)，在C管的上端套上干燥清潔橡皮管，并用夾子夾住C管上的橡皮管下端，使其不通大氣。恒溫后，在B管的橡皮管口用洗耳球?qū)⑺畯腇球經(jīng)D球、毛細(xì)管、E球抽至G球中部，松開(kāi)洗耳球，同時(shí)松開(kāi)C管上夾子，使其通大氣。此時(shí)溶液順毛細(xì)管而流下，當(dāng)液面流經(jīng)刻度a線處時(shí)，立刻按下停表開(kāi)始記時(shí)，至b處則停止記時(shí)。記下液體流經(jīng)a、b之間所需的時(shí)間。重復(fù)測(cè)定三次，偏差小于0.2s，取其平均值，即為t0值。

用移液管吸取已預(yù)先恒溫好的高聚物溶液10ml，注入粘度計(jì)內(nèi)，夾住C管上的橡皮管，用洗耳球從B管吹氣，以使溶液混合均勻。將溶液抽洗至粘度計(jì)的G球，使粘度計(jì)內(nèi)各處溶液的濃度相等，同上法，測(cè)定溶液的流出時(shí)間t。然后依次加入5.00，5.00，10.00，10.00ml恒溫后的蒸餾水。每次稀釋后都要將稀釋液抽洗粘度計(jì)的G球，使粘度計(jì)內(nèi)各處溶液的濃度相等，按同樣方法測(cè)定溶液的流出時(shí)間t。

四、溶液流出時(shí)間的測(cè)定做完實(shí)驗(yàn)，將溶液倒出后，要先用自來(lái)水，再用蒸餾水反復(fù)沖洗粘度計(jì)，使高聚物完全被沖出，將粘度計(jì)自然晾干以備下次使用。數(shù)據(jù)處理一、根據(jù)實(shí)驗(yàn)對(duì)不同濃度的溶液測(cè)得相應(yīng)流出時(shí)間計(jì)算ηsp、ηr、ηsp/c和lnηr/c。二、用ηsp/c和lnηr/c對(duì)c作圖，得兩直線，外推至c=0處，求出[η]三、由[η]值計(jì)算M。四、25oC時(shí)，聚乙烯醇水溶液的參數(shù)見(jiàn)下表。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、粘度計(jì)必須潔凈，如毛細(xì)管壁上掛有水珠，需用洗液浸泡（洗液經(jīng)2#砂芯漏斗過(guò)濾除去微粒雜質(zhì)）2、高聚物在溶劑中溶解緩慢，配制溶液時(shí)必須保證其完全溶解，否則會(huì)影響溶液起始濃度，而導(dǎo)致結(jié)果偏低。3、本實(shí)驗(yàn)中溶液的稀釋是直接在粘度計(jì)中進(jìn)行的，所用溶劑必須先在與溶液所處同一恒溫槽中恒溫，然后用移液管準(zhǔn)確量取并充分混合均勻方可測(cè)定。4、測(cè)定時(shí)粘度計(jì)要垂直放置，否則影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。偶極矩的測(cè)定P.164實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?．了解偶極矩與分子電性的關(guān)系。

2．了解溶液法測(cè)定偶極距的原理和方法。3．測(cè)定極性物質(zhì)（乙酸乙酯）在非極性溶劑（四氯化碳）中的介電常數(shù)和分子偶極矩。

分子極性分子非極性分子偶極矩正負(fù)電荷中心不重合有無(wú)正負(fù)電荷中心重合三、實(shí)驗(yàn)原理偶極矩是矢量，規(guī)定：方向是從正電荷中心指向負(fù)電荷中心分子極性大小用偶極矩來(lái)度量，其定義：

q為正、負(fù)電荷中心所帶的電荷量；r是正、負(fù)電荷中心間的距離。偶極矩的SI單位是庫(kù)［侖］米(C·m)。而過(guò)去習(xí)慣使用的單位是德拜(D)，1D=3.338×10-30C·m。偶極矩的理論最初由Debye于1912年提出，測(cè)量工作開(kāi)始于20年代，分子偶極矩通?？捎梦⒉úㄗV法、分子束法、介電常數(shù)法和其它一些間接方法來(lái)進(jìn)行測(cè)量。

由于前兩種方法在儀器上受到的局限性較大，因而文獻(xiàn)上發(fā)表的偶極矩?cái)?shù)據(jù)絕大多數(shù)來(lái)自于介電常數(shù)法。由測(cè)量介電常數(shù)的方法來(lái)計(jì)算分子的偶極矩至今已發(fā)展成多種不同的獨(dú)立方程式。

只有極性分子才有偶極矩，所以本實(shí)驗(yàn)的待測(cè)物質(zhì)（實(shí)驗(yàn)對(duì)象）是極性分子，溶液法是將待測(cè)的待測(cè)物質(zhì)溶解在溶劑中（一般是較稀的溶液），以溶劑作為分散劑，以減小待測(cè)物質(zhì)間的作用力，然后測(cè)定溶液的性質(zhì)，再根據(jù)測(cè)定的數(shù)據(jù)利用作圖法（可利用計(jì)算機(jī)擬合），利用相關(guān)公式計(jì)算出溶質(zhì)（待測(cè)物質(zhì)）的偶極矩。選擇溶劑應(yīng)考慮以下因素：（a）必須是非極性的（b）與溶劑的性質(zhì)（如密度等）相差越大越好，這樣不同濃度溶液測(cè)量數(shù)據(jù)的差別，測(cè)定相對(duì)誤差小。（c）溶劑穩(wěn)定，毒性小，揮發(fā)性小，便于操作。

極性分子具有永久偶極矩，在沒(méi)有外電場(chǎng)存在時(shí)，由于分子熱運(yùn)動(dòng)，偶極矩指向各方向機(jī)會(huì)均等地，故其偶極矩統(tǒng)計(jì)值為零。若將極性分子置于均勻的外電場(chǎng)中，分子將會(huì)沿電場(chǎng)方向作定向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)分子中的電子云對(duì)分子骨架發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，分子骨架也會(huì)變形，稱為分子極化。極化的程度可用摩爾極化度P來(lái)度量。因轉(zhuǎn)向而極化稱為摩爾轉(zhuǎn)向極化度P轉(zhuǎn)向(P0)

，由變形所致的極化稱為摩爾變形極化度P變形(PD)。而P變形又是電子極化P電子

(PE)和原子極化P原子(PA)之和。測(cè)定偶極矩的基本公式

在某一定溫度下測(cè)溶劑和溶液的介電常數(shù)，則利用

可計(jì)算總摩爾極化度P=PE+PA+P0

；D、E、A、0分別為變形極化率、電子極化率、原子極化率和分子轉(zhuǎn)向極化率；為物質(zhì)介電常數(shù)；P稱為總摩爾極化度，PE、PA、P0

、PD分別為電子極化度、原子極化度、轉(zhuǎn)向極化度和變形極化度；M為分子量，NA是阿伏加德羅常數(shù)，d為T溫度下密度。摩爾折射度(R)是由于在光的照射下分子中電子(主要是價(jià)電子)云相對(duì)于分子骨架的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。R可作為分子中電子極化率的量度，其定義為M為分子量，d為T溫度下密度。摩爾折射度與波長(zhǎng)有關(guān)，若以鈉光D線為光源（屬于高頻電場(chǎng)，＝5893?

），所測(cè)得的折光率以nD表示，相應(yīng)的摩爾折射度以RD表示。根據(jù)Maxwell的電磁波理論，物質(zhì)的介電常數(shù)和折射率n之間有關(guān)系：和n均與波長(zhǎng)有關(guān)，將其代入前式得的關(guān)系。R稱為摩爾折射度，n為折射率。忽略貢獻(xiàn)較小的PA一項(xiàng)，則有

在同一溫度下測(cè)定溶液和溶劑的折射率n，用鈉黃光（可見(jiàn)光）測(cè)定相當(dāng)于在高頻電場(chǎng)中有

實(shí)驗(yàn)測(cè)定P、R后，即可計(jì)算偶極矩0。需要指出的是，克勞修斯－莫縈第－德拜方程推導(dǎo)出來(lái)的1式，以及3式均應(yīng)有相同的適用范圍，即氣態(tài)、非極性液體、極性溶質(zhì)在非極性溶劑中的稀溶液。原因是極性分子之間相互作用強(qiáng)誤差大，為消除極性分子間的相互作用，將極性溶質(zhì)以較小的濃度溶于非極性溶劑中，配成幾種不同濃度的溶液，其摩爾極化度P12也可用克勞修斯－莫索第－德拜方程表示：···············4同理（在高頻可見(jiàn)光下測(cè)n時(shí)）有

····

6···55式-6式，并