物理化學(xué)實驗講座-110920市公開課一等獎百校聯(lián)賽特等獎?wù)n件

物理化學(xué)實驗/10/10第1頁物理化學(xué)試驗基本要求“物理化學(xué)試驗”課程是化學(xué)系本科各專業(yè)主要基礎(chǔ)試驗課，目標在于培養(yǎng)學(xué)生掌握物理化學(xué)試驗基本知識和方法，培養(yǎng)和提升學(xué)生操作技能、思維能力、分析和處理問題能力，經(jīng)過試驗教學(xué)，使學(xué)生加深對物理化學(xué)基本原理了解，提升利用物理化學(xué)理論知識能力。/10/10第2頁一、試驗預(yù)習(xí)（10%）試驗前預(yù)習(xí)是順利完成試驗基本確保，經(jīng)過預(yù)習(xí)，要求對試驗基本原理、試驗方法、儀器使用、數(shù)據(jù)處理等方面內(nèi)容做到心中有數(shù)，防止盲目地邊看講義邊操作。詳細預(yù)習(xí)內(nèi)容以下：要求了解試驗?zāi)繕恕⒃囼灧椒ā⑺脙x器設(shè)備等，掌握試驗基本原理、試驗操作要領(lǐng)以及試驗數(shù)據(jù)處理方法等。防止試驗時盲目性。要求在預(yù)習(xí)本中預(yù)先畫出規(guī)范數(shù)據(jù)統(tǒng)計格式，包含試驗項目，測試內(nèi)容、測量次數(shù)等。要求對預(yù)習(xí)時所碰到難點、疑點和構(gòu)想等提出討論，培養(yǎng)學(xué)習(xí)主動性和主動性。試驗預(yù)習(xí)須在試驗前按試驗安排進行，沒有預(yù)習(xí)者需當場預(yù)習(xí)、經(jīng)過提問后才能參加試驗。預(yù)習(xí)內(nèi)容統(tǒng)計在專門預(yù)習(xí)本上，并保留至本試驗課程結(jié)束。

/10/10第3頁二、綜合表現(xiàn)（10%）按時上課，遲到扣分，遲到三十分鐘以上、早退和無故缺曠無成績，不得補做試驗。事假須有班主任以上老師簽字假條，病假須有醫(yī)院證實，補做試驗后計算成績。試驗時不高聲喧嘩、不隨意走動、不吸煙、不打電話、不隨意離開試驗室，無故離開20分鐘以上者，此次試驗無成績，不得補做試驗。保持試驗室和試驗臺清潔衛(wèi)生。試驗結(jié)束后，值日同學(xué)需按要求清掃試驗室，檢驗并關(guān)好門窗水電。

/10/10第4頁三、試驗操作（40%）試驗操作必須認真、規(guī)范。損壞儀器除扣分外，還需對應(yīng)賠償。原始數(shù)據(jù)必須真實，統(tǒng)計規(guī)范、清楚、整齊。指導(dǎo)教師簽字后，不得做任何涂改，凡弄虛作假者，此次試驗無成績，不得補做試驗。數(shù)據(jù)統(tǒng)計一式兩份，一份統(tǒng)計在統(tǒng)計本上，一份貼在試驗匯報上。試驗失敗，重做、補做試驗扣20分。試驗結(jié)束后應(yīng)填寫儀器使用統(tǒng)計，將試驗臺恢復(fù)原樣，指導(dǎo)教師檢驗后方可離開試驗室。試驗臺不符合要求將扣分。

/10/10第5頁四、實驗報告（40%）書寫必須規(guī)范、整潔。報告內(nèi)容應(yīng)包括實驗?zāi)俊嶒炘?、主要儀器及試劑、實驗步驟及操作要領(lǐng)、實驗數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理、結(jié)果討論、實驗總結(jié)及思考題。按要求進行數(shù)據(jù)處理，做圖部分應(yīng)使用直尺、鉛筆、坐標紙等作圖工具，凡作圖不正規(guī)，不計實驗報告成績。未做數(shù)據(jù)處理不計實驗報告成績。實驗報告須在實驗后一周內(nèi)交指導(dǎo)教師，不按時交無實驗報告成績。實驗報告雷同者，每人扣20分。/10/10第6頁試驗?zāi)夸浶夥y定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率常數(shù)恒溫水浴組裝及其性能測試偶極矩測定分光光度法測定蔗糖酶米氏常數(shù)燃燒熱測定/10/10第7頁試驗?zāi)夸浄肿訋缀谓Y(jié)構(gòu)優(yōu)化和能量準確計算電導(dǎo)法測定水溶性表面活性劑臨界膠束濃度計算機模擬基元反應(yīng)原電池電動勢測定/10/10第8頁目要求試驗原理儀器和試劑試驗步驟試驗裝置示意圖試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計與處理問題討論注意事項試驗演示恒溫水浴組裝及其性能測試退出/10/10第9頁試驗原理

許多物理化學(xué)數(shù)據(jù)測定，必須在恒定溫度下進行。利用電子調(diào)整系統(tǒng)，對加熱器或致冷器工作狀態(tài)進行自動調(diào)整，使被控對象處于設(shè)定溫度之下。Principle/10/10第10頁

本試驗討論恒溫槽就是一個慣用控溫裝置。恒溫槽主要依靠恒溫控制器來控制恒溫槽熱平衡。當恒溫槽溫度低于設(shè)定溫度時，恒溫控制器迫使加熱器工作，當槽溫升到設(shè)定溫度時，控制器又使加熱器停頓工作。這么周而復(fù)始，就能夠使恒溫槽溫度在一定范圍內(nèi)保持恒定。試驗原理/10/10第11頁

恒溫槽是試驗工作中慣用一個以液體為介質(zhì)恒溫裝置。用液體作介質(zhì)優(yōu)點是熱容量大和導(dǎo)熱性好，從而使溫度控制穩(wěn)定性和靈敏度大為提升。依據(jù)溫度控制范圍，可采取以下液體介質(zhì)：-60℃~30℃

——乙醇或乙醇水溶液；0℃~90℃

——水；80℃~160℃

——甘油或甘油水溶液；70℃~200℃

——液體石蠟、汽缸潤滑油、硅油。/10/10第12頁

恒溫控制器是由繼電器、接觸溫度計和加熱器組成。恒溫槽靈敏度是在設(shè)定溫度下采取貝克曼溫度計來觀察槽溫隨時間波動情況。若波動最高溫度為θ高，最低溫度為θ低，其靈敏度為θE＝±（θ高＋θ低）/２。靈敏度是衡量恒溫槽級別依據(jù)。試驗原理/10/10第13頁試驗原理（a）表示靈敏度較高（b）表示靈敏度較低（c）表示加熱器功率太大（d）表示加熱器功率太小或散熱太快/10/10第14頁儀器和試劑玻璃缸1個水銀接觸溫度計

1支繼電器1套加熱器（帶調(diào)壓器）1套攪拌器（連可調(diào)變壓器）1套精密溫度溫差儀1臺停表1個ApparatusandMateriaMedica/10/10第15頁試驗步驟

Procedure1、組裝恒溫槽，向槽內(nèi)注入適量水（約占容積４/５）。

2、接通電源，攪拌，加熱，調(diào)整接觸溫度計，使槽溫維持到設(shè)定溫度Ts（如：35℃或40℃），調(diào)整變壓器，使紅燈亮?xí)r間≈綠燈亮?xí)r間（時間差＜20％）。

/10/10第16頁試驗步驟3、恒溫槽靈敏度曲線測定，每半分鐘讀取溫度溫差儀中指示值（θ）一次，共60次。

/10/10第17頁試驗裝置示意圖Sketch-mapsofEquipments/10/10第18頁試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計與處理

DataRecordsandDataProcessing

１、室溫： 2、大氣壓：/10/10第19頁３、恒溫槽靈敏度測定

恒溫槽靈敏度測定（３５℃）時間(min)

溫差儀讀數(shù)θ

θ－（θ高＋θ低）/2

時間(min)

溫差儀讀數(shù)θ

θ－（θ高＋θ低）/2

時間(min)

溫差儀讀數(shù)θ

θ－（θ高＋θ低）/2

恒溫靈敏度θE=±（θ高-θ低）/2=原點（θ高+θ低）/2=試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計和處理/10/10第20頁

4、以θ－（θ高－θ低）/2為縱坐標，t/min為橫坐標，取Ts[≈（θ高＋θ低）/2]為縱坐標原點繪制恒溫槽靈敏度曲線圖。

試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計和處理/10/10第21頁問題討論

Questions１、管繼電器工作原理，它在恒溫槽中起什么作用？怎樣調(diào)整恒溫槽到指定溫度？２、欲提升恒溫槽靈敏度，主要經(jīng)過哪些路徑？3、假如所需恒定溫度低于室溫，怎樣裝備恒溫槽？/10/10第22頁燃燒熱測定一、實驗?zāi)慷⒃囼炘砣?、藥品儀器四、試驗步驟五、試驗統(tǒng)計六、數(shù)據(jù)處理八、注意事項九、思索題七、結(jié)果分析與討論/10/10第23頁實驗?zāi)?/p>

1.經(jīng)過萘燃燒熱測定,掌握相關(guān)熱化學(xué)試驗普通知識和測量技術(shù),了解氧彈式量熱計原理、結(jié)構(gòu)和使用方法。

2.了解恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱差異及相關(guān)關(guān)系。

3.學(xué)會應(yīng)用圖解法校正溫度改變值。/10/10第24頁試驗原理

1mol物質(zhì)在標準壓力下（101.325KPa）完全燃燒時所放出熱量稱為燃燒熱。在恒容條件下測得燃燒熱為恒容燃燒熱（QV=內(nèi)能改變△U），在恒壓條件下測得燃燒熱為恒壓燃燒熱（QP=熱焓改變△H），若把參加反應(yīng)氣體和反應(yīng)生成氣體作為理想氣體處理，則存在以下關(guān)系式：

QP=QV+△nRT

式中：△n--生成物和反應(yīng)物氣體物質(zhì)量之差；

R--摩爾氣體常數(shù)，8.315J/K?mol；

T--反應(yīng)前后絕對溫度，K（取反應(yīng)前后平均值）。/10/10第25頁

所謂完全燃燒:是指該物質(zhì)中C變?yōu)镃O2（氣），H變?yōu)镠2O（液），S變?yōu)镾O2（氣），N變?yōu)镹2（氣），Cl變?yōu)镠Cl（水溶液）金屬如銀等都成為游離狀態(tài)。

本試驗采取氧彈式量熱計測量物質(zhì)燃燒熱。/10/10第26頁

氧彈式量熱計測量燃燒熱基本原理是：假設(shè)環(huán)境與量熱體系沒有熱量交換，樣品完全燃燒所放出熱量全部用于量熱體系溫度改變，那么，假如測得溫度改變值ΔＴ和量熱體系水當量（即量熱體系溫度升高１℃時所需熱量），就能夠計算樣品燃燒熱。/10/10第27頁

依據(jù)能量守恒原理，用苯甲酸標定量熱體系水當量（VρC+C卡）或C卡：

WQV+qb=(VρC+C卡)△T

式中：W—苯甲酸質(zhì)量，g；

QV—苯甲酸燃燒熱，26465J/g；

q—引火絲燃燒熱，3.136J/cm；

b—引火絲長度，cm；

V—量熱容器中水體積，ml；

C—水比熱，4.1868J/g?K；

ρ—水密度，g/ml；

C卡—除水以外量熱體系熱容，J/K；

ΔT—校正后溫度改變值，K。/10/10第28頁

萘燃燒熱QV測定：

式中：M----為萘分子量，128.17g/mol；

C卡----由苯甲酸標定求得；其它符號同上。/10/10第29頁藥品儀器1.氧彈式量熱計（附壓片機）；2.氧氣鋼瓶（附減壓閥及氧氣表）；3.萬用表；4.引火絲（Φ0.12mmCu-Ni絲，q=3.136J/cm）；5.貝克曼溫度計；6.電子天平；7.容量瓶（500ml、1000ml）；8.苯甲酸（AR，烘干后置于干燥器內(nèi)），萘（AR）；9.等等。/10/10第30頁氧彈式量熱計（附壓片機）/10/10第31頁氧氣鋼瓶（附減壓閥及氧氣表）/10/10第32頁貝克曼溫度計/10/10第33頁試驗步驟1.量熱計水當量Cm測定樣品壓片和裝置氧彈氧彈充氧氣裝置熱量計點火燃燒和升溫測量整理設(shè)備，準備下一步試驗2.測量萘燃燒熱

稱取0.6g左右萘，用上述方法測定萘燃燒熱。/10/10第34頁1.樣品壓片和裝置氧彈（1）稱取1g左右苯甲酸（不得超出1.1g）；（2）量取14cm長引火絲，中間用細鐵絲繞幾圈做成彈簧形狀，在天平上準確稱量；（3）將引火絲放在模子底板上，然后將模子底板裝進模子中，并倒入稱好苯甲酸樣品；（4）將模子裝在壓片機上，下面填以托板，漸漸旋緊壓片螺絲直到壓緊樣品為止（壓得不能太緊也不能壓得太要松，為何？）；（5）抽走模子底下托板，再繼續(xù)向下壓，則樣品和模子一起脫落，然后在天平上準確稱量（樣品+引火絲）；（6）將樣品上引火絲兩端固定在氧彈兩個電極上，引火絲不能與坩堝相碰（為何？）；/10/10第35頁2.氧彈充氧氣（1）用萬用電表測量氧彈上兩電極是否通路（兩極電阻約10?），如不通應(yīng)打開氧彈重裝，如通路即可充氧。（2）氧彈與氧氣瓶連接：①旋緊氧彈上出氣孔螺絲；②將氧氣表出氣孔與氧彈進氣孔用進氣導(dǎo)管連通，此時氧氣表減壓閥處關(guān)閉狀態(tài)（逆時針旋松）；③打開氧氣瓶總閥（鋼瓶內(nèi)壓大于3MPa），沿順時針旋緊減壓閥至減壓表壓為2MPa，充氣2min，然后逆時針旋松螺桿停頓充氣；④旋開氧彈上進氣導(dǎo)管，關(guān)掉氧氣瓶總閥，旋緊減壓閥放氣，再旋松減壓閥復(fù)原。/10/10第36頁3.裝置熱量計（1）用萬用電表再次測量氧彈兩極是否通路，若電阻在10?左右（假如沒有，須放氣重裝），將氧彈放入量熱計內(nèi)桶；（2）用容量瓶準確量取已被調(diào)好低于外桶水溫0.5-1.0℃蒸餾水2500ml，裝入量熱計內(nèi)桶；（3）裝好攪拌器，將點火裝置電極與氧彈電極相連；（4）將已調(diào)好貝克曼溫度計插入桶內(nèi)，蓋好蓋子，總電源開關(guān)打開，開始攪拌；（5）振動點火開關(guān)開向振動，計時開始，每隔0.5min讀取貝克曼溫度計/10/10第37頁4.點火燃燒和升溫測量（1）按振動點火開關(guān)開向振動，計時開始，每隔1min讀取貝克曼溫度計溫度一次，共讀取十次；（2）按振動點火開關(guān)開向點火，點火指示燈亮后1s左右又熄滅，而且量熱計溫度快速上升，表示氧彈內(nèi)樣品已燃燒?？蓪⒄駝狱c火開關(guān)開向振動，并每隔0.5min讀取貝克曼溫度計溫度一次；（3）至溫度不再上升（遲緩）而開始下降時，再每隔1min讀取貝克曼溫度計溫度一次，共讀取十次。/10/10第38頁5.整理設(shè)備，準備下一步試驗（1）停頓攪拌，關(guān)掉總電源開關(guān)；（2）取出氧彈，并打開放氣閥放氣；（3）觀察燃燒情況，取出剩下引火絲，并準確量取剩下長度；（4）倒掉氧彈和量熱計桶中水，并擦干、吹干。/10/10第39頁試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計試驗日期：

；室溫：

℃；氣壓：

KPa

1.量熱體系C卡測定

2.萘燃燒熱QV測定/10/10第40頁1.量熱體系C卡測定苯甲酸樣品重

g；引火絲長度

cm；引火絲剩下長度

cm；水體積

ml；水溫度

℃；氧彈計外殼套筒溫度

℃。時間(min)12345678910………………貝克曼溫度計示值℃/10/10第41頁2.萘燃燒熱測定萘樣品重

g；引火絲長度

cm；引火絲剩下長度

cm；水體積

ml；水溫度

℃；氧彈計外殼套筒溫度

℃。時間(min)12345678910………………貝克曼溫度計示值℃/10/10第42頁數(shù)據(jù)處理1.確定ΔT1、ΔT22.確定ρ1、ρ2

3.求C卡4.求出萘恒容燃燒熱QV5.求出萘恒壓燃燒熱QP6.與文件值比較/10/10第43頁

1.用雷諾圖（溫度—時間曲線）法分別校正苯甲酸和萘燃燒而使量熱體系溫度改變ΔT1、ΔT2。/10/10第44頁

b點相當于開始燃燒點，c為觀察到最高點溫度讀數(shù)，過T1T2線段中點T作水平線TG，于T---t線相交于點O，過點O作垂直線AB，此線與ab線和cd線延長線交于E、F兩點，則點E和點F所表示溫度差即為欲求溫度升高值ΔT。即ΔT=TE-TF/10/10第45頁2.依據(jù)水溫度，分別確定水密度ρ1、ρ2

溫度℃

101112131415密度g/ml0.99970.99960.99950.99940.99930.9991溫度℃

161718192021密度g/ml0.99900.99880.99860.99840.99820.9980溫度℃

222324252627密度g/ml0.99780.99750.99730.99710.99680.9965溫度℃

282930313233密度g/ml0.99620.99600.99570.99540.99500.9947/10/10第46頁

3.依據(jù)

求C卡/10/10第47頁4.依據(jù)求出萘恒容燃燒熱QV/10/10第48頁5.依據(jù)求出萘恒壓燃燒熱QP萘燃燒反應(yīng)式為：(T為氧彈計外殼套筒溫度，Δn=-2)/10/10第49頁液體飽和蒸氣壓的測定/10/10第50頁文件值：萘C10H8（s）ΔcH0m（101.325KPa,298K)

文件值為-5153.9KJ/mol

因QP=ΔH，如溫度差異不大（即≈298K），壓力影響不大，可認為ΔH≈ΔcH0m/10/10第51頁試驗結(jié)果與討論⑴結(jié)果：實測值為QP=⑵計算試驗偏差：⑶分析產(chǎn)生偏差原因：⑷有何提議與想法？/10/10第52頁注意事項：1.樣品按要求稱取，不能過量。過量會產(chǎn)生過多熱量，溫度升高會超出貝克曼溫度計刻度；2.樣品壓片時不能過重或過輕；3.引火絲與樣品接觸要良好，且不能與坩鍋等相碰；4.調(diào)整貝克曼溫度計時，要輕慢；5.“點火”要果斷。/10/10第53頁1.用平衡管測定不一樣溫度下液體飽和蒸氣壓。2.了解純液體飽和蒸氣壓與溫度關(guān)系并學(xué)會由圖解法計算水平均摩爾氣化熱和正常沸點。3.掌握用靜態(tài)法測定液體飽和蒸氣壓操作方法。一、實驗?zāi)?10/10第54頁在通常溫度下，純液體與其蒸氣達平衡時蒸氣壓稱為該溫度下液體飽和蒸氣壓，簡稱為蒸氣壓。蒸發(fā)1mol液體所吸收熱量稱為該溫度下液體摩爾氣化熱。二、試驗原理/10/10第55頁液體飽和蒸氣壓與溫度關(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時純液體摩爾氣化熱。/10/10第56頁ΔvapHm能夠近似作為常數(shù)，積分上式，得:(2)

其中C為積分常數(shù)。由此式能夠看出，以lnp對1/T

作圖，應(yīng)為一直線，直線斜率為

，由斜率可求算液體ΔvapHm

。/10/10第57頁氣壓計321真空泵自來水三、儀器裝置安全瓶平衡管水浴電熱板/10/10第58頁四、試驗步驟ABC去離子水去離子水水浴去離子水1、平衡管中加入純水/10/10第59頁關(guān)閉活塞1，打開活塞2，開動真空泵，緩緩關(guān)小活塞3，當氣壓計指數(shù)約是-20kPa時，關(guān)閉活塞2，同時打開活塞3，約5分鐘后，若氣壓計指數(shù)不變，則表明系統(tǒng)不漏氣不然，應(yīng)逐段檢驗，直到消除系統(tǒng)漏氣原因。2、系統(tǒng)氣密性檢驗密閉體系/10/10第60頁3、排除A、B彎管空間內(nèi)空氣4、飽和蒸氣壓測定/10/10第61頁五、數(shù)據(jù)處理1.數(shù)據(jù)統(tǒng)計表大氣壓

kPa室溫

℃溫度（℃）1/T蒸汽壓plnp

/10/10第62頁2.繪出水蒸氣壓溫度曲線。3.以lnp對1/T

作圖，并由直線斜率得出平均摩爾氣化熱ΔvapHm，并求出水正常沸點。

/10/10第63頁六、注意事項1.減壓系統(tǒng)不能漏氣，不然抽氣時達不到本試驗要求真空度。2.必須充分排凈平衡管中全部空氣，平衡管必須放置于恒溫水浴中水面以下，不然其溫度與水浴溫度不一樣。3.當平衡管中U型部分液面平齊時，讀數(shù)要快速，讀畢應(yīng)馬上打開大緩沖瓶與真空泵連接活塞抽氣減壓，預(yù)防空氣倒灌。若發(fā)生倒灌現(xiàn)象，必須重新排凈平衡管內(nèi)空氣。/10/10第64頁1、測定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率常數(shù)和半衰期。

2、了解反應(yīng)反應(yīng)物濃度與旋光度之間關(guān)系。3、了解旋光儀基本原理，掌握旋光儀正確使用方法。Ⅰ實驗?zāi)啃夥y定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率常數(shù)/10/10第65頁

1、蔗糖在水中轉(zhuǎn)化成葡萄糖與果糖,其反應(yīng)為：C12H22O11+H2O→C6H12O6+C6H12O6(蔗糖)(葡萄糖)(果糖

)Ⅱ試驗原理

2、它是一個二級反應(yīng),在純水中速率極慢。H+離子能催化此反應(yīng)進行.在水大量存在,盡管有部分水分子參加了反應(yīng),仍可近似地認為整個反應(yīng)過程中水濃度是恒定.所以蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)可看作為準一級反應(yīng)。反應(yīng)物：蔗糖是右旋性物質(zhì),其比旋光度[α]D20=66.6o;生成物：葡萄糖是右旋性物質(zhì),其比旋光度[α]D20=52.5o；果糖是左旋性物質(zhì),其比旋光度[α]D20=-91.9o./10/10第66頁因為旋光度與物質(zhì)濃度成正比，所以有：體系最初旋光度為α0=β反Co(t=0,蔗糖還未轉(zhuǎn)化)（1）體系最終旋光度為α∞=β生C(t=∞,蔗糖已完全轉(zhuǎn)化)（2）其中β反和β生分別為反應(yīng)物與生成物百分比常數(shù)。當初間為t時,蔗糖濃度為c,此時旋光度為αt,即

αt=β反C+β生(Co–C)（3）聯(lián)立（1）、（2）、（3）得C0=(αo-α∞)/(β反-β生)=β′(αo-α∞)（4）C=(αt-α∞)/(β反-β生)=β′(αt-α∞)（5）依據(jù)一級反應(yīng)速率方程可得：

ln(αt-α∞)=-k0t+Ln(αo-α∞)（6）ln(α0-α∞)對t作圖可得一直線,從直線斜率既可求得反應(yīng)速率常數(shù)k0

/10/10第67頁Ⅲ試驗步驟

1詳細步驟

1）儀器裝置。了解旋光儀結(jié)構(gòu)，原理，掌握使用方法。2）反應(yīng)過程旋光度測定。3）α∞測量。反應(yīng)完成后，將旋光管內(nèi)反應(yīng)液與試管內(nèi)剩下反應(yīng)混合液合并，置于50～60oC水浴內(nèi)溫熱40min，使其加速反應(yīng)至完全。然后取出，冷至試驗溫度下測定旋光度，在10～15min內(nèi)，讀取5～7個數(shù)據(jù)，如在測量誤差范圍，取其平均值，既為α∞值。4）同上法測量其它溫度下不一樣反應(yīng)時間對應(yīng)旋光度。/10/10第68頁2注意事項數(shù)顯全自動旋光儀其電源用是直流電源。掌握全自動旋光儀和手動旋光儀使用方法。3提問1）旋光度與哪些原因相關(guān)？2）在蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程中所測旋光度αt是否必須要進行零點校正？/10/10第69頁Ⅳ試驗總結(jié)1數(shù)據(jù)處理1）將測得旋光度αt對時間t列表、作出圖。3）依據(jù)試驗測得k（T1）和k（T2），利用阿侖尼烏斯（Arrhenius）公式計算反應(yīng)平均活化能。

2）將αt-t曲線上，等間隔取8個（αt-t）數(shù)組，并經(jīng)過計算，以ln（αt-α∞）對t作圖，由直線斜率求反應(yīng)速率常數(shù)k并計算反應(yīng)半衰期t1/2。

/10/10第70頁1）在混合蔗糖溶液和鹽酸溶液時，我們將鹽酸加到蔗糖溶液，而不能將蔗糖溶液加到鹽酸溶液中去。2）配置蔗糖溶液時稱量不夠準確，對測量結(jié)果沒有影響。2討論/10/10第71頁1、研究型利用該方法能夠測定許多有機化合物旋光性。2、參考書.復(fù)旦大學(xué)編.物理化學(xué)試驗（第三版）.北京：高等教育出版社，Ⅴ試驗延伸/10/10第72頁電導(dǎo)法測定水溶性表面活性劑臨界膠束濃度

第73頁實驗?zāi)?.了解表面活性劑特征及膠束形成原理。2.掌握DDS-11A型電導(dǎo)儀使用方法。3.用電導(dǎo)法測定十二烷基硫酸鈉臨界膠束濃度。第74頁試驗原理

顯著“兩親”性質(zhì)分子，即含有親油足夠長(大于10～12個碳原子)烴基，又含有親水極性基團。由這一類分子組成物質(zhì)稱為表面活性劑，表面活性劑分子都是由極性部分和非極性部分組成。

表面活性劑進入水中，在低濃度時呈分子狀態(tài)，而且三三兩兩地把親油基團靠攏而分散在水中。當溶液濃度加大到一定程度時，許多表面活性物質(zhì)分子立刻結(jié)合成很大集團，形成”膠束”。第75頁試驗原理以膠束形式存在于水中表面活性物質(zhì)是比較穩(wěn)定。表面活性物質(zhì)在水中形成膠束所需最低濃度稱為臨界膠束濃度，以CMC表示。

當表面活性劑溶于水中后，不但定向地吸附在溶液表面，而且到達一定濃度時還會在溶液中發(fā)生定向排列而形成膠束。表面活性劑為了使自己成為溶液中穩(wěn)定分子，有可能采取兩種路徑：一是把親水基留在水中，親油基伸向油相或空氣；二是讓表面活性劑親油基團相互靠在一起，以降低親油基與水接觸面積。

第76頁試驗原理前者就是表面活性劑分子吸附在界面上，其結(jié)果是降低界面張力,形成定向排列單分子膜，后者就形成了膠束。因為膠束親水基方向朝外，與水分子相互吸引，使表面活性劑能穩(wěn)定溶于水中。

本試驗利用DDS-11A型電導(dǎo)儀測定不一樣濃度十二烷基硫酸鈉水溶液電導(dǎo)值(也可換算成摩爾電導(dǎo)率)，并作電導(dǎo)值(或摩爾電導(dǎo)率)與濃度關(guān)系圖，從圖中轉(zhuǎn)折點求得臨界膠束濃度。

第77頁儀器試劑DDS-11A電導(dǎo)率儀一臺；容量瓶(50mL)12只；260型電導(dǎo)電極一支；溫水浴一套；分析天平1臺

儀器：試劑：十二烷基硫酸鈉(分析純)

第78頁試驗步驟1.取十二烷基硫酸鈉在80℃烘干3小時，用電導(dǎo)水或重蒸餾水準確配制0.002，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.014，0.018，0.020mol·L-1十二烷基硫酸鈉溶液各50mL。2.開通電導(dǎo)率儀和恒溫水浴電源預(yù)熱20min。調(diào)整恒溫水浴溫度至25℃。第79頁試驗步驟3.用DDS-11A型電導(dǎo)儀從稀到濃分別測定上述各溶液電導(dǎo)值。用后一個溶液蕩洗存放前一個溶液電導(dǎo)池三次以上，各溶液測定時必須恒溫10min，每個溶液電導(dǎo)讀數(shù)三次，取平均值。4.列表統(tǒng)計各溶液對應(yīng)電導(dǎo)，并換算成電導(dǎo)率或摩爾電導(dǎo)率。

第80頁試驗步驟3.試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表濃度/mol·L-1電導(dǎo)率濃度/mol·L-1電導(dǎo)率第81頁注意事項測定水溶液電導(dǎo)時要按從稀到濃次序來測。配制溶液時必須確保濃度準確性。

第82頁思索題若要知道所測得臨界膠束濃度是否準確，可用什么試驗方法驗證之？非離子型表面活性劑能否用本試驗方法測定臨界膠束濃度？若不能，則可用何種方法測之？溶解表面活性劑分子與膠束之間平衡溫度和濃度相關(guān)系，其關(guān)系式為：

試問怎樣測出其熱效應(yīng)△H？第83頁偶極矩測定試驗?zāi)繕耍?．了解偶極矩與分子電性關(guān)系。

2．了解溶液法測定偶極距原理和方法。3．測定極性物質(zhì)（乙酸乙酯）在非極性溶劑（四氯化碳）中介電常數(shù)和分子偶極矩。/10/10第84頁分子極性分子非極性分子偶極矩正負電荷中心不重合有無正負電荷中心重合/10/10第85頁極性分子含有偶極矩

待測物質(zhì)是極性分子丙酮

怎樣判斷分子是否含有偶極矩利用分子結(jié)構(gòu)對稱性分子對稱性分子性質(zhì)/10/10第86頁1．用溶液法測定丙酮偶極矩。2．了解分子偶極矩和分子電性質(zhì)關(guān)系3．掌握折射法測偶極矩試驗技術(shù)。一、實驗?zāi)?10/10第87頁二、試驗儀器和試劑

容量瓶(50mL)6只數(shù)字小電容測試儀

電容池一只電吹風一只四氯化碳或環(huán)丙烷(AR)預(yù)先干燥處理丙酮(AR)預(yù)先干燥處理/10/10第88頁三、試驗原理與方法

偶極矩是矢量，要求：方向是從正電荷中心指向負電荷中心分子極性大小用偶極矩

來度量，其定義：/10/10第89頁q為正、負電荷中心所帶電荷量；r是正、負電荷中心間距離。偶極矩SI單位是庫［侖］米(C·m)。而過去習(xí)慣使用單位是德拜(D)，1D=3.338×10-30C·m。偶極矩理論最初由Debye于19提出，測量工作開始于代，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進行測量。/10/10第90頁

因為前兩種方法在儀器上受到不足較大，因而文件上發(fā)表偶極矩數(shù)據(jù)絕大多數(shù)來自于介電常數(shù)法。由測量介電常數(shù)方法來計算分子偶極矩至今已發(fā)展成各種不一樣獨立方程式。/10/10第91頁

只有極性分子才有偶極矩，所以本試驗待測物質(zhì)（試驗對象）是極性分子，溶液法是將待測待測物質(zhì)溶解在溶劑中（普通是較稀溶液），以溶劑作為分散劑，以減小待測物質(zhì)間作用力，然后測定溶液性質(zhì)，再依據(jù)測定數(shù)據(jù)利用作圖法（可利用計算機擬合），利用相關(guān)公式計算出溶質(zhì)（待測物質(zhì)）偶極矩。/10/10第92頁選擇溶劑應(yīng)考慮以下原因：

（a）必須是非極性（b）與溶劑性質(zhì)（如密度等）相差越大越好，這么不一樣濃度溶液測量數(shù)據(jù)差異，測定相對誤差小。（c）溶劑穩(wěn)定，毒性小，揮發(fā)性小，便于操作。/10/10第93頁

極性分子含有永久偶極矩，在沒有外電場存在時，因為分子熱運動，偶極矩指向各方向機會均等地，故其偶極矩統(tǒng)計值為零。若將極性分子置于均勻外電場中，分子將會沿電場方向作定向轉(zhuǎn)動，同時分子中電子云對分子骨架發(fā)生相對移動，分子骨架也會變形，稱為分子極化。極化程度可用摩爾極化度P來度量。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。/10/10第94頁測定偶極矩基本公式

·················1在某一定溫度下測溶劑和溶液介電常數(shù)，則利用/10/10第95頁

可計算總摩爾極化度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。/10/10第96頁摩爾折射度(R)是因為在光照射下分子中電子(主要是價電子)云相對于分子骨架相對運動結(jié)果。R可作為分子中電子極化率量度，其定義為M為分子量，d為T溫度下密度。/10/10第97頁摩爾折射度與波長相關(guān)，若以鈉光D線為光源（屬于高頻電場，

＝5893?

），所測得折光率以nD表示，對應(yīng)摩爾折射度以RD表示。依據(jù)Maxwell電磁波理論，物質(zhì)介電常數(shù)

和折射率n之間相關(guān)系：

和n均與波長

相關(guān)，將其代入前式得/10/10第98頁關(guān)系。R稱為摩爾折射度，n為折射率。忽略貢獻較小PA一項，則有·················3···········2在同一溫度下測定溶液和溶劑折射率n，用鈉黃光（可見光）測定相當于在高頻電場中有/10/10第99頁

試驗測定P、R后，即可計算偶極矩

0。需要指出是，克勞修斯－莫縈第－德拜方程推導(dǎo)出來1式，以及3式均應(yīng)有相同適用范圍，即氣態(tài)、非極性液體、極性溶質(zhì)在非極性溶劑中稀溶液。原因是極性分子之間相互作用強誤差大，為消除極性分子間相互作用，將極性溶質(zhì)以較小濃度溶于非極性溶劑中，配成幾個不一樣濃度溶液，其摩爾極化度P12也可用克勞修斯－莫索第－德拜方程表示：/10/10第100頁代入4式得···············4/10/10第101頁同理（在高頻可見光下測n時）有············6···55式-6式，并忽略貢獻較小

A

，可得···········7/10/10第102頁因為是稀溶液，···8a···8b/10/10第103頁從而可得

···········9所以，能夠僅測各溶液C2、

12、n12三套數(shù)據(jù)，/10/10第104頁但溶劑兩個數(shù)據(jù)

1，n1也是必要，因為對8a式來說，能夠由

1，n1計算截距與從圖上所得截距對比作為對結(jié)果檢驗；對8b來說，以對C2作圖，圖線經(jīng)過原點，增加一個圖線端點坐標，給作圖帶來便利。

/10/10第105頁四、試驗步驟

配制丙酮環(huán)己烷(四氯化碳)溶液各50mL，分別盛于6個小容量瓶中，其濃度分別為0.100，0.200，0.400，0.600，0.800，1.200(mol/L)，操作時應(yīng)注意預(yù)防溶液、溶劑揮發(fā)以及吸收極性較大水汽。1、溶液配制/10/10第106頁3、介電常數(shù)測定測定純?nèi)軇┖?份所配溶液折光率。注意各樣品加樣三次，每次讀取三個數(shù)據(jù)。式中C0為真空時電容?！ぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁ?0經(jīng)過測定電容計算對于平行板電容器2、折光率測定/10/10第107頁

本試驗待測物質(zhì)放在電容池中利用小電容測試儀進行測試，但電容池在小電容測試儀插孔上所展現(xiàn)電容C測可看作為電容池二電極間電容C和整個測試系統(tǒng)中分布電容Cd并聯(lián)所組成，即C測＝C+Cd

。C是隨介質(zhì)不一樣而改變，而Cd不隨測試物質(zhì)改變而改變恒值，即Cd不是所測物質(zhì)電容，應(yīng)在各次測量后扣除。測求Cd方法是用已知介電常數(shù)標準物質(zhì)進行標定。/10/10第108頁再測不加樣品空電容器電容C空′測得標準物質(zhì)電容C標′(C測)。近似：C空≈C0，代入12即可求得Cd···········11···········12···········13代入13/10/10第109頁四氯化碳作為標準物質(zhì)式中t為恒溫溫度（攝氏溫度）。介電常數(shù)溫度公式環(huán)己烷作為標準物質(zhì)(1)電容C0和Cd測定/10/10第110頁

用電吹風將電容池二極間空隙吹干，旋上金屬蓋。讀出電容值。讀取電容值，重復(fù)測試三次，三次平均值即為C空′(C空+Cd－儀器分布電容)。再用滴管吸收干燥過標準物質(zhì)，從金屬蓋中間口加入四氯化碳(環(huán)己烷)，使液面超出電極。并蓋上塑料塞，以防四氯化碳(環(huán)己烷)揮發(fā)。恒溫數(shù)分鐘后，如上述步驟測定電容值。然后打開金屬蓋，移去電極間四氯化碳(環(huán)己烷)(倒入回收瓶中)。重新裝樣再次測電容值。三次測量電容值平均值即為C標′。從而可求C空(近似等于C0)和Cd值。

/10/10第111頁測定方法與標準物質(zhì)測量相同。重復(fù)測定時，不但要移去電容間溶液，還要用電吹風將二極間空隙吹干。然后復(fù)測C空′值，兩次值差有小于0.01pF。再加入待測溶液，測電容，兩次測定數(shù)據(jù)差值應(yīng)小于0.05pF，不然要繼續(xù)復(fù)測。三次所測電容讀數(shù)取平均值，減去Cd,即為溶液電容值C12。因為溶液易揮發(fā)，故加樣時動作要快速，加樣后塑料塞要塞緊。(2)溶液電容測定/10/10第112頁4、試驗統(tǒng)計與數(shù)據(jù)處理

(1)、試驗體系

丙酮四氯化碳(環(huán)己烷)溶液測電容和折射率時恒溫溫度：20℃或25℃(2)、試驗統(tǒng)計及數(shù)據(jù)處理統(tǒng)計試驗數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)計算處理，對比試驗結(jié)果與理論文件值差異，分析原因并思索怎樣處理。/10/10第113頁五、思索問題

1、本試驗測定偶極矩時做了哪些近似處理?

2、準確測定溶質(zhì)摩爾極化度和摩爾折射度時，為何要外推到無限稀釋?

3、在偶極矩測定試驗中樣品室吹干時為何不能用熱風吹干?/10/10第114頁計算機模擬基元反應(yīng)

一、試驗?zāi)繕?/p>

1.了解分子反應(yīng)動態(tài)學(xué)主要內(nèi)容和基本研究方法。2掌握準經(jīng)典軌線法基本思想及其結(jié)果所代表物理涵義。3.了解宏觀反應(yīng)和微觀基元反應(yīng)之間統(tǒng)計聯(lián)絡(luò)。/10/10第115頁二、試驗原理

分子反應(yīng)動態(tài)學(xué)是在分子和原子水平上研究化學(xué)反應(yīng)最基本過程——分子碰撞;

準經(jīng)典軌線法是一個以經(jīng)典散射理論為基礎(chǔ)分子反應(yīng)動態(tài)學(xué)計算方法。構(gòu)想一個簡單反應(yīng)體系，A+BC，當A原子和BC分子發(fā)生碰撞時，可能會有以下幾個情況發(fā)生:

/10/10第116頁/10/10第117頁準經(jīng)典軌線法基本思想；

將A，B，C都近似看成經(jīng)典力學(xué)質(zhì)點，考查它們坐標和動量隨時間改變情況，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能量狀態(tài)。經(jīng)過對各種碰撞條件結(jié)果作統(tǒng)計平均，就能得到可與宏觀試驗數(shù)據(jù)相比較理論動力學(xué)參數(shù)。/10/10第118頁1.哈密頓運動方程設(shè)一個反應(yīng)有N個原子，它們運動情況能夠用3N個廣義坐標qi和3N個廣義動量pi來描述。若體系總能量計作H(是qi和pi函數(shù)），按照經(jīng)典力學(xué)，坐標和動量隨時間改變情況符合以下規(guī)律。對于A原子和BC分子所組成反應(yīng)體系，應(yīng)該有9個廣義坐標和9個廣義動量，組成9組哈密頓運動方程。/10/10第119頁依據(jù)經(jīng)典力學(xué)知識，當一個體系沒有受到外力作用時，整個體系質(zhì)心應(yīng)該以一恒速運動，而且這一運動和體系內(nèi)部所發(fā)生反應(yīng)無關(guān)。同時,體系勢能由體系中全部原子靜電作用引發(fā)，所以它只和體系中原子相對位置相關(guān)，和整個體系空間位置無關(guān)。只要選取適當坐標系，就能夠扣除體系質(zhì)心位置三個坐標，將9組哈密頓方程簡化為6組，大大降低計算工作量。/10/10第120頁若選取正則坐標系，有三組方程描述質(zhì)心運動能夠略去，還剩6組12個方程。選取正則坐標時，式中μA，BC是A和BC體系折合質(zhì)量，μBC是BC折合質(zhì)量。若知道了位能V就知道了方程詳細表示式。/10/10第121頁2.位能函數(shù)V

位能函數(shù)V(q1，q2，…，q6)是一勢能超面，無普適表示式，但能夠經(jīng)過量子化學(xué)計算出數(shù)值解，然后擬合出半經(jīng)驗位能函數(shù)——LEPS解析表示式。/10/10第122頁3.初值確實定V確定之后，方程就確定。只要知道初始pi(0)，qi(0)，就能夠求得任一時間pi(t)，qi(t)。

/10/10第123頁

碰撞時，BC分子在不停地轉(zhuǎn)動和振動，BC取向、振動位相、碰撞參數(shù)等無法控制，讓計算機隨機設(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，給出了振動量子數(shù)v和轉(zhuǎn)動量子數(shù)J，這是經(jīng)典力學(xué)不可能出現(xiàn)，故該方法稱為準經(jīng)典軌線法。/10/10第124頁4.數(shù)值積分初值確定后，就能夠求任一時刻pi(t)，qi(t)，程序中我們采取是Lunge-Kutta值積分法，其計算思想實質(zhì)上是將積分化為求和。

選擇適當積分步長Δx是必要，步長太小，耗時太多，增大步長雖能夠縮短時間，但有可能帶來較大誤差。/10/10第125頁5.終態(tài)分析確定一次碰撞是否已經(jīng)完成，只要考查A，B，C坐標，當任一原子離開其它原子質(zhì)心足夠遠時(＞5.0a.u.)，碰撞就已經(jīng)完成。然后經(jīng)過分析RAB，RBC，RCA大小，確定最終產(chǎn)物，依據(jù)終態(tài)各原子動量，推出分子所處能量狀態(tài)，這么就完成了一次模擬。/10/10第126頁6．統(tǒng)計平均因為初值隨機設(shè)定，造成每次碰撞結(jié)果不一樣，為了正確反應(yīng)出真實情況，需對大量不一樣隨機碰撞結(jié)果進行統(tǒng)計平均。如對同一條件下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/10/10第127頁四、試驗步驟

開啟程序，按照試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表輸入初值，計算100條反應(yīng)軌線，統(tǒng)計反應(yīng)幾率、反應(yīng)截面及產(chǎn)物能態(tài)分布。依據(jù)計算程序作出反應(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隨時間改變規(guī)律。改變初值，再計算100條反應(yīng)軌線，統(tǒng)計結(jié)果，討論對于F+H2反應(yīng)來說，增加平動能、轉(zhuǎn)動能或振動能，哪個對HF形成更為有利？/10/10第128頁“計算機模擬基元反應(yīng)”試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

第1次第2次第3次第4次轉(zhuǎn)動量子數(shù)J0010振動量子數(shù)v0100初始平動能/eV2.02.02.04.0振轉(zhuǎn)能/eV反應(yīng)幾率反應(yīng)截面/a.u.平均產(chǎn)物平動能/eV平均產(chǎn)物轉(zhuǎn)動能/eV平均產(chǎn)物振動能/eV原子量:

F—18.9984(A)，H—1.0079(B)，H—1.0079(C)積分步長: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):100/10/10第129頁依據(jù)計算程序作出反應(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改變規(guī)律是：

從計算結(jié)果能夠看出，增加①平動能②轉(zhuǎn)動能③振動能中

，反應(yīng)幾率顯著變大，對反應(yīng)F+H2=HF+H最有利。/10/10第130頁GaussView對分子性質(zhì)可視化輸出試驗?zāi)繕?

了解計算機在化學(xué)中應(yīng)用技術(shù)。初步掌握GaussView軟件使用。經(jīng)過GaussView對量子化學(xué)計算結(jié)果可視化，學(xué)會分析分子性質(zhì)，從而加深對復(fù)雜分子內(nèi)部作用了解。/10/10第131頁試驗原理

GaussView是Gaussian03圖形用戶界面，能簡單快速地結(jié)構(gòu)分子、設(shè)置Gaussian計算而且顯示Gaussian計算結(jié)果，包含：優(yōu)化結(jié)構(gòu)；分子軌道；振動頻率簡正模式；原子電荷；靜電勢曲面；NMR屏蔽密度等。本試驗將采取GaussView軟件顯示Gaussian計算結(jié)果，使學(xué)生更深入和更直觀了解物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)。

/10/10第132頁試驗步驟

:1.GaussView軟件使用打開軟件，進入GaussView主窗口。在主窗口中打開下拉菜單“File”,點擊“Open”，打開一個高斯計算結(jié)果文件（.out文件）打開菜單“View”，點擊“DisplayFormat”中“Molecule”選項，能夠?qū)⒎肿咏Y(jié)構(gòu)分別以線形模型（WireFrame）、管子模型（Tube）、球棍模型（BallsandSticks）顯示用鼠標選中任意兩個原子，點擊工具欄上“”能夠顯示鍵長用鼠標選中任意三個原子，點擊工具欄上“”能夠顯示鍵角大小打開菜單“Results”，點擊“Charges”,選中“ShowChargeNumbers”選項，可將原子電荷數(shù)值直接顯示在分子結(jié)構(gòu)圖上/10/10第133頁“計算機模擬基元反應(yīng)”試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

級

專業(yè)，第

組，學(xué)號：

姓名：

原子量:F—18.9984(A)，H—1.0079(B)，H—1.0079(C)積分步長: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第1次第2次第3次第4次轉(zhuǎn)動量子數(shù)J0010振動量子數(shù)v0100初始平動能/eV2.02.02.04.0振轉(zhuǎn)能/eV反應(yīng)幾率反應(yīng)截面/a.u.平均產(chǎn)物平動能/eV平均產(chǎn)物轉(zhuǎn)動能/eV平均產(chǎn)物振動能/eV依據(jù)計算程序作出反應(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改變規(guī)律是：

從計算結(jié)果能夠看出，增加①平動能②轉(zhuǎn)動能③振動能中

，反應(yīng)幾率顯著變大，對反應(yīng)F+H2=HF+H最有利。“計算機模擬基元反應(yīng)”試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

級

專業(yè)，第

組，學(xué)號：

姓名：

原子量:F—18.9984(A)，H—1.0079(B)，H—1.0079(C)積分步長: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第1次第2次第3次第4次轉(zhuǎn)動量子數(shù)J0010振動量子數(shù)v0100初始平動能/eV2.02.02.04.0振轉(zhuǎn)能/eV反應(yīng)幾率反應(yīng)截面/a.u.平均產(chǎn)物平動能/eV平均產(chǎn)物轉(zhuǎn)動能/eV平均產(chǎn)物振動能/eV依據(jù)計算程序作出反應(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改變規(guī)律是：

從計算結(jié)果能夠看出，增加①平動能②轉(zhuǎn)動能③振動能中

，反應(yīng)幾率顯著變大，對反應(yīng)F+H2=HF+H最有利。/10/10第134頁分子幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化和能量準確計算

試驗?zāi)繕耍毫私庥嬎銠C在化學(xué)中應(yīng)用技術(shù)。初步掌握慣用量子化學(xué)計算軟件—Gaussian軟件使用。經(jīng)過計算實例學(xué)會分析和應(yīng)用計算結(jié)果。/10/10第135頁試驗原理

伴隨計算機硬件和軟件突飛猛進發(fā)展，計算化學(xué)已成為理論化學(xué)主要分支。計算化學(xué)主要是經(jīng)過包含從頭計算、半經(jīng)驗方法、密度泛函理論等量子化學(xué)方法以及分子力學(xué)方法和分子動力學(xué)模擬來處理與化學(xué)相關(guān)問題。當前,計算化學(xué)已快速成為定量預(yù)測分子，包含生物大分子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及反應(yīng)性有力工具,它廣泛地應(yīng)用于化學(xué)各個領(lǐng)域。Gaussian03軟件是當前國際上最為流行量子化學(xué)計算軟件，能夠進行一系列半經(jīng)驗計算和分子軌道從頭計算，經(jīng)過計算能夠預(yù)測分子和化學(xué)反應(yīng)許多性質(zhì)，含有計算精度高、適用范圍廣及輕易操作特點。本試驗將采取Gaussian03W（Windows版）軟件對分子結(jié)構(gòu)和能量進行計算，使學(xué)生初步了解計算機在化學(xué)中應(yīng)用技術(shù)，學(xué)會分析和應(yīng)用計算結(jié)果/10/10第136頁試驗步驟

1.G03W軟件使用打開軟件，進入Gaussian03主窗口。在主窗口中打開下拉菜單“File”,點擊“New”選項后將跳出“作業(yè)編輯對話框”（如圖1所表示）。圖1Gaussian03作業(yè)編輯對話框

圖1Gaussian03作業(yè)編輯對話框/10/10第137頁乙炔分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化和能量計算圖2乙炔分子編輯對話框其中OPT表示優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)，HF表示采取從頭算Hartree-Fock方法，6-31G*表示采取基函數(shù)，0和1分別表示乙烯分子電荷和自旋多重度。分子說明部分采取是分子內(nèi)坐標，它主要是經(jīng)過分子中原子空間構(gòu)型進行設(shè)置，詳細格式為：元素標識，參考原子，鍵長，參考原子，鍵角，參考原子，二面角

/10/10第138頁3.點擊“RUN”按鈕，并將計算結(jié)果（以.out文件形式）保留在指定目錄中。4.計算結(jié)果顯示：分子所屬點群：FullpointgroupD*H分子總能量SCFDone:E(RHF)=-76.8178264715Hartree/10/10第139頁練習(xí)部分

1.采取Hartree-Fock方法和基函數(shù)優(yōu)化H2分子結(jié)構(gòu)，計算分子總能量并判斷分子所屬點群。2.采取Hartree-Fock方法和基函數(shù)優(yōu)化H2O分子結(jié)構(gòu)，計算分子總能量并判斷分子所屬點群。3.采取Hartree-Fock方法和基函數(shù)優(yōu)化C2H4分子結(jié)構(gòu)，計算分子總能量并判斷分子所屬點群。/10/10第140頁數(shù)據(jù)處理分子分子總能量（Hartree）分子所屬點群H2H2OC2H4/10/10第141頁分光光度法測定蔗糖酶米氏常數(shù)試驗?zāi)繕耍?.用分光光度法測定蔗糖酶米氏常數(shù)Km和最大反應(yīng)速率Vmax。2.了解底物濃度與酶反應(yīng)速率之間關(guān)系3.掌握分光光度計使用方法/10/10第142頁試驗原理

酶是由生物體內(nèi)產(chǎn)生含有催化活性蛋白質(zhì)。它表現(xiàn)出特異催化功效，所以叫生物催化劑。酶含有高效性和高度選擇性，酶催化反應(yīng)普通在常溫、常壓下進行。在酶催化反應(yīng)中，底物濃度遠遠超出酶濃度，在指定試驗條件時，酶濃度一定時，總反應(yīng)速率隨底物濃度增加而增大，直至底物過剩此時底物濃度不再影響反應(yīng)速率，反應(yīng)速率最大。

米切力斯（Michaelis）應(yīng)用酶反應(yīng)過程中形成中間絡(luò)合物學(xué)說，導(dǎo)出了米氏方程，給出了酶反應(yīng)速率和底物濃度關(guān)系：/10/10第143頁米-曼氏方程：

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，對每一個酶反應(yīng)都有特定Km值，與酶濃度無關(guān)，故其對研究酶反應(yīng)動力學(xué)有主要意義。/10/10第144頁（一）米氏常數(shù)定義由米-曼氏方程能夠?qū)С觯海╒max-v）〔S〕Km=———————

v當v=1/2Vmax時，Km=〔S〕。所以Km值為反應(yīng)速度相當于最大反應(yīng)速度二分之一時底物濃度。Km值是酶特征常數(shù)，含有重要應(yīng)用價值。/10/10第145頁（二）Km值應(yīng)用1.判定酶種類

Km值是酶特征常數(shù)，在反應(yīng)條件一定時，只與酶種類和底物性質(zhì)相關(guān)，與酶濃度無關(guān)。不一樣種類酶其Km值不一樣，對于一個未知酶，可在要求條件下測定其Km值加以判定。/10/10第146頁一些酶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過氧化氫酶H2O225蔗糖酶蔗糖28糜蛋白酶甘氨酰酪氨酰甘氨酸108/10/10第147頁2.反應(yīng)酶與底物親協(xié)力Km值越大，酶與底物親協(xié)力越小，Km值越小，酶與底物親協(xié)力越大。

3.選擇酶最適底物

Km值取決于酶種類和底物性質(zhì)，在酶一定時，不一樣底物有不一樣Km值。酶活力測定時，應(yīng)優(yōu)先選擇酶最適底物，使酶促反應(yīng)輕易進行，并節(jié)約底物用量。/10/10第148頁4.計算不一樣底物濃度時酶促反應(yīng)速度相當于最大反應(yīng)速度比率依據(jù)米-曼氏方程能夠計算5.設(shè)計適宜底物濃度

酶促反應(yīng)進程曲線表明，只有初速度才能真正代表酶活性，普通要求初速度到達最大速度90%～95%、底物消耗率為1%～5%。這么既能夠近似地表示酶活性，又不致于使底物濃度過高而造成浪費。/10/10第149頁(三)Vmax應(yīng)用定義：Vmax指酶完全被底物分子飽和時反應(yīng)速度。應(yīng)用：

Vmax可用來計算酶轉(zhuǎn)化率（TN），即單位時間內(nèi)每分子酶可使底物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)分子數(shù)，單位為分子數(shù)/秒。當反應(yīng)速度到達最大反應(yīng)速度時，假如已知酶量，則可計算出酶轉(zhuǎn)化率：

TN=底物轉(zhuǎn)化量（mol/s）/酶量（mol）/10/10第150頁(四)Km和Vmax測定為了求得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，1/[S]為橫坐標作圖，所得直線截距1/Vmax，斜率是Km/Vmax，直線與橫坐標交點為-1/Km.

/10/10第151頁

本試驗用蔗糖酶是一個水解酶，它能使蔗糖水解成葡萄糖和果糖。該反應(yīng)速率能夠用單位時間內(nèi)葡萄糖濃度增加來表示，葡萄糖與3,5-二硝基水楊酸共熱后被還原成棕紅色氨基化合物，在一定濃度范圍內(nèi)，葡萄糖量和棕紅色物質(zhì)顏色深淺程度成一定百分比關(guān)系，所以能夠用分光光度計來測定反應(yīng)在單位時間內(nèi)生成葡萄糖量，從而計算出反應(yīng)速率。所以測量不一樣底物（蔗糖）濃度對應(yīng)反應(yīng)速率，就可用作圖法計算出米氏常數(shù)值Km。/10/10第152頁試驗步驟

1.蔗糖酶制取。稱取10g即發(fā)干酵母配成10%溶液，搖勻靜置5~6小時后，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℃恒溫箱中保溫60h。2.溶液配制。（１）0.1%葡萄糖標準液（1mg/mL）：先在90℃下將葡萄糖烘1h，然后準確稱取1g于100ml燒杯中，用少許蒸餾水溶解后，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

2mol/LNaOH加到酒石酸鉀鈉熱溶液中（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蔗糖液：準確稱取34.2g蔗糖溶解后定容至1000容量瓶中。/10/10第153頁3.葡萄糖標準曲線制作。(本部分已由老師完成）

在9個50ml容量瓶中，加入不一樣量0.1%葡萄糖標準液及蒸餾水，得到一系列不一樣濃度葡萄糖溶液。分別吸收不一樣濃度葡萄糖溶液1.0ml注入9支試管內(nèi)，另取一支試管加入1.0ml蒸餾水，然后在每支試管中加入1.5mlDNS試劑，混合均勻，在沸水浴中加熱5min后，取出以冷水冷卻，每支內(nèi)注入蒸餾水2.5ml，搖勻。在分光光度計上用540nm波長測定其吸光度。由測定結(jié)果作出標準曲線。/10/10第154頁4.蔗糖酶米氏常數(shù)測定。

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2ml，于35℃水浴中預(yù)熱，另取預(yù)先制備酶液在35℃水浴中保溫10min，依次向試管中加入稀釋過酶液各2.0ml，準確作用5min后，按次序加入0.5ml2mol/LNaOH溶液，搖勻，令酶反應(yīng)中停頓，測定時，從每支試管中吸收0.