實驗講座(下冊)

物理化學實驗1-2講座10級化學、應化、材化專業(yè)物理化學實驗1-2安排（10化學、應化、材化）

實驗一：純液體飽和蒸氣壓的測量(210)實驗二：燃燒熱的測定(210)實驗三：原電池電動勢的測定(211)實驗四：計算機模擬基元反應(210)實驗五：分光光度法測定蔗糖酶的米氏常數(shù)(211)實驗六：電導法測定乙酸乙酯皂化反應的速率常數(shù)(211)實驗七：粘度法測定水溶性高聚物相對分子質(zhì)量(210)實驗八：溶液法測定極性分子的偶極矩(211)實驗地點：理化實驗樓210、211實驗時間：化學：

材化：星期三下午2：00應化：純液體飽和蒸氣壓的測量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系。

2、用平衡管和壓差計測定不同溫度下液體的飽和蒸氣壓。掌握用靜態(tài)法測定液體飽和蒸氣壓的實驗方法方法。

3、學會用圖解法求算被測液體的平均摩爾氣化熱和正常沸點。一、實驗目的在一定溫度下，液體與其蒸氣達平衡時，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、實驗原理液體的飽和蒸氣壓與溫度的關系可用克勞修斯-克拉貝龍方程式表示:

式中，R為摩爾氣體常數(shù);T為熱力學溫度;ΔvapHm為在溫度T時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1/T

作圖，應為一直線，直線的斜率為

，由斜率可求算液體的ΔvapHm

。壓差計321真空泵自來水三、儀器裝置緩沖瓶平衡管水浴恒溫水浴四、實驗步驟ABC去離子水去離子水水浴去離子水1、平衡管中加入純水關閉活塞1，打開活塞2，開動真空泵，緩緩關小活塞3，當氣壓計指數(shù)約是-20kPa時，關閉活塞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)不漏氣否則，應逐段檢查，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。

燃燒熱的測定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系；2、了解氧彈量熱計的原理及構(gòu)造，掌握其使用方法；3、用氧彈量熱計測定苯甲酸和蔗糖的燃燒熱。

二、基本原理1mol物質(zhì)完全燃燒時的反應熱稱為燃燒熱。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，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定。由熱力學第一定律可知：在不做體積功的情況下，恒容燃燒熱QV＝ΔU，恒壓燃燒熱QP＝ΔH。在氧彈量熱計中測得燃燒熱為QV，而一般熱化學計算用的值為QP，兩者可通過下式進行換算：

QP＝QV+ΔnRT氧彈熱量計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～時間曲線）來確定的。

圖中b點相當于開始燃燒之點，c為觀察到最高溫度的讀數(shù)點，作相當于室溫的平行線TO交曲線于O，過O點作AB垂線，然后將ab線和dc線外延交AB線于E和F點。E點與F點溫差即為欲求的溫度升高值ΔT。圖中EE＇為開始燃燒到溫度升到室溫這一段時間內(nèi)，因環(huán)境輻射和攪拌引進的能量而造成量熱計溫度的升高扣除。FF＇為溫度由室溫升高到最高點B這一段時間內(nèi)，量熱計所因向環(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F，E兩點的溫度差較客觀的表示了由于樣品燃燒使量熱計溫度升高的值。氧彈式量熱計（附壓片機）氧氣鋼瓶（附減壓閥及氧氣表）實驗步驟1.量熱計水當量C計的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的測量整理設備，準備下一步實驗2.測量萘的燃燒熱稱取1g左右的萘，用上述方法測定萘的燃燒熱。實驗數(shù)據(jù)記錄實驗日期：

；室溫：

℃；氣壓：

KPa

1、量熱體系C計的測定苯甲酸樣品重

g；引火絲長度

cm；引火絲剩余長度

cm；水的體積

ml；水的溫度

℃；氧彈計外殼套筒溫度

℃。2、萘燃燒熱的測定萘樣品重

g；引火絲長度

cm；引火絲剩余長度

cm；水的體積

ml；水的溫度

℃；氧彈計外殼套筒溫度

℃。文獻值：

萘C10H8（s）的ΔcH0m（101.325KPa,298K)

文獻值為-5153.9KJ/mol如溫度差別不大（即≈298K），壓力影響不大，可認為ΔH≈ΔcH0m實驗結(jié)果與討論⑴結(jié)果：實測值=⑵計算實驗偏差：⑶分析產(chǎn)生偏差的原因：⑷有何建議與想法？原電池電動勢的測定（p.68)1.明確理解電極、電極電勢、電池電動勢、可逆電池電動勢等的意義。2.理解對消法測定電池電動勢，熟練電位差計的操作方法，準確測定電池電動勢。

實驗目的實驗原理式中：是正極的電極電勢；是負極的電極電勢。以Cu-Zn電池為例：電池符號Zn|ZnSO4(a1)||CuSO4(a2)|Cu負極反應Zn→Zn2+

＋2e正極反應Cu2++2e→Cu電池中總的反應為Zn＋Cu2+＝Zn2+＋Cu電池由正、負兩個電極組成，電池的電動勢等于兩個電極電勢的差值鋅電極的電極電勢：銅電極的電極電勢:所以，Cu-Zn電池的電池電動勢為純固體的活度為1所以電池電動勢的測量以飽和KCl溶液為鹽橋，用制備好的電極組成電池，并接入電位差計的測量端，測量其電動勢。Hg2Cl2,Hg|KCl(飽和)||CuSO4(0.01000M)|CuHg2Cl2,Hg|KCl(飽和)||CuSO4(0.1000M)|CuCu|CuSO4(0.01000M)||CuSO4(0.1000M)|Cu

計算機模擬基元反應P.124一、實驗目的

1.了解分子反應動態(tài)學的主要內(nèi)容和基本研究方法。掌握準經(jīng)典軌線法的基本思想及其結(jié)果所代表的物理涵義。

3.了解宏觀反應和微觀基元反應之間的統(tǒng)計聯(lián)系。二、實驗原理

分子反應動態(tài)學是在分子和原子的水平上研究化學反應的最基本過程——分子碰撞;

準經(jīng)典軌線法是一種以經(jīng)典散射理論為基礎的分子反應動態(tài)學計算方法。設想一個簡單的反應體系，A+BC，當A原子和BC分子發(fā)生碰撞時，可能會有以下幾種情況發(fā)生:

準經(jīng)典軌線法的基本思想；

將A，B，C都近似看成經(jīng)典力學的質(zhì)點，考察它們的坐標和動量隨時間的變化情況，就能知道原子之間是否發(fā)生了重新組合，即是否發(fā)生了化學反應，以及碰撞前后各原子或分子所處的能量狀態(tài)。通過對各種碰撞條件的結(jié)果作統(tǒng)計平均，就能得到可與宏觀實驗數(shù)據(jù)相比較的理論動力學參數(shù)。1.哈密頓運動方程設一個反應有N個原子，它們的運動情況可以用3N個廣義坐標qi和3N個廣義動量pi來描述。若體系的總能量計作H(是qi和pi的函數(shù)），按照經(jīng)典力學，坐標和動量隨時間的變化情況符合下列規(guī)律。對于A原子和BC分子所構(gòu)成的反應體系，應當有9個廣義坐標和9個廣義動量，構(gòu)成9組哈密頓運動方程。根據(jù)經(jīng)典力學知識，當一個體系沒有受到外力作用時，整個體系的質(zhì)心應當以一恒速運動，并且這一運動和體系內(nèi)部所發(fā)生的反應無關。同時,體系的勢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位置有關，和整個體系的空間位置無關。只要選取適當?shù)淖鴺讼担涂梢钥鄢w系質(zhì)心位置的三個坐標，將9組哈密頓方程簡化為6組，大大減少計算工作量。若選取正則坐標系，有三組方程描述質(zhì)心運動的可以略去，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式。2.位能函數(shù)V

位能函數(shù)V(q1，q2，…，q6)是一勢能超面，無普適表達式，但可以通過量子化學計算出數(shù)值解，然后擬合出半經(jīng)驗的位能函數(shù)——LEPS解析表達式。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)，就可以求得任一時間的pi(t)，qi(t)。

碰撞時，BC分子在不停地轉(zhuǎn)動和振動，BC的取向、振動位相、碰撞參數(shù)等無法控制，讓計算機隨機設定，這種方法稱為Monte-Corlo法（蒙特卡羅法）。設定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)典力學不可能出現(xiàn)的，故該方法稱為準經(jīng)典軌線法。4.數(shù)值積分初值確定后，就可以求任一時刻的pi(t)，qi(t)，程序中我們采用的是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?shù)姆e分步長Δx是必要的，步長太小，耗時太多，增大步長雖可以縮短時間，但有可能帶來較大誤差。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，當任一原子離開其它原子的質(zhì)心足夠遠時(＞5.0a.u.)，碰撞就已經(jīng)完成。然后通過分析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)計平均由于初值隨機設定，導致每次碰撞結(jié)果不同，為了正確反映出真實情況，需對大量不同隨機碰撞的結(jié)果進行統(tǒng)計平均。如對同一條件下的A+BC反應模擬了N次，其中有Nr發(fā)生了反應，則反應幾率為：Pr=Nr/N四、實驗步驟

啟動程序，按照實驗數(shù)據(jù)記錄表輸入初值，計算100條反應軌線，記錄反應幾率、反應截面及產(chǎn)物的能態(tài)分布。根據(jù)計算程序作出的反應軌線圖，從中選出一條反應軌跡和一條非反應軌跡，觀察RAB，RBC，RCA隨時間變化的規(guī)律。改變初值，再計算100條反應軌線，記錄結(jié)果，討論對于F+H2反應來說，增加平動能、轉(zhuǎn)動能或振動能，哪個對HF的形成更為有利？“計算機模擬基元反應”實驗數(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:10.00最大碰撞參數(shù):3.7800a.u.最初A-BC距離:6.0000a.u.反應軌線數(shù):100根據(jù)計算程序作出的反應軌線圖，與非反應碰撞相比，反應碰撞中原子間距RAB、RBC、RAC的變化規(guī)律是：

從計算結(jié)果可以看出，增加①平動能②轉(zhuǎn)動能③振動能中的

，反應幾率顯著變大，對反應F+H2=HF+H最有利。

分光光度法測定蔗糖酶的米氏常數(shù)P.98實驗目的：1.用分光光度法測定蔗糖酶的米氏常數(shù)Km和最大反應速率Vmax。2.了解底物濃度與酶反應速率之間的關系3.掌握分光光度計的使用方法實驗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，酶催化反應一般在常溫、常壓下進行。在酶催化反應中，底物濃度遠遠超過酶的濃度，在指定實驗條件時，酶的濃度一定時，總的反應速率隨底物濃度的增加而增大，直至底物過剩此時底物的濃度不再影響反應速率，反應速率最大。米切力斯（Michaelis）應用酶反應過程中形成中間絡合物的學說，導出了米氏方程，給出了酶反應速率和底物濃度的關系：米氏方程：

Vmax.CSv=—————

CS

+Km上式中v代表反應速度，Vmax代表最大反應速度,CS代表底物濃度，Km稱為米氏常數(shù)。在指定條件下，對每一種酶的反應都有特定的Km值，與酶的濃度無關，故其對研究酶反應動力學有重要意義。（一）米氏常數(shù)的定義由米氏方程可以導出：（Vmax-v）〔S〕Km=———————

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

Km值是酶的特征常數(shù)，在反應條件一定時，只與酶的種類和底物的性質(zhì)有關，與酶的濃度無關。不同種類的酶其Km值不同，對于一種未知的酶，可在規(guī)定的條件下測定其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，不同底物有不同的Km值。酶活力測定時，應優(yōu)先選擇酶的最適底物，使酶促反應容易進行，并節(jié)省底物用量。

4.計算不同底物濃度時酶促反應速度相當于最大反應速度的比率根據(jù)米氏方程可以計算

5.設計適宜的底物濃度

酶促反應進程曲線表明，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高而造成浪費。

(三)Vmax的應用定義：Vmax指酶完全被底物分子飽和時的反應速度。

應用：

Vmax可用來計算酶的轉(zhuǎn)化率（TN），即單位時間內(nèi)每分子酶可使底物發(fā)生化學反應的分子數(shù)，單位為分子數(shù)/秒。當反應速度達到最大反應速度時，如果已知酶量，則可計算出酶的轉(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，所得直線的截距1/Vmax，斜率是Km/Vmax，直線與橫坐標的交點為-1/Km.

本實驗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。該反應的速率可以用單位時間內(nèi)葡萄糖濃度的增加來表示，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系，因此可以用分光光度計來測定反應在單位時間內(nèi)生成葡萄糖的量，從而計算出反應速率。所以測量不同底物（蔗糖）濃度的相應反應速率，就可用作圖法計算出米氏常數(shù)值Km。實驗步驟

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℃水浴中預熱，另取預先制備的酶液在35℃水浴中保溫10min，依次向試管中加入稀釋過的酶液各2.0ml，準確作用5min后，按次序加入0.5ml2mol/L的NaOH溶液，搖勻，令酶反應中停止，測定時，從每支試管中吸取0.5ml酶反應液加入裝有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波長測定其吸光度。電導法測定乙酸乙酯皂化反應的速率常數(shù)P.103一、目的要求了解二級反應的特點，用電導法測定乙酸乙酯皂化反應的速率常數(shù)；掌握電導率儀的使用方法。二、基本原理乙酸乙脂皂化反應是二級反應CH3COOC2H5+NaOH=CH3COONa+C2H5OH動力學方程為kt=x/[c(c-x)]

只要測出t時刻的x值，就可以算出速率常數(shù)k

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

t=t,x=β(G0-Gt)t=∞,c=β(G0-Gt)

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

的相對分子量P.140目的要求

一、測定聚合物—聚乙烯醇的平均相對分子質(zhì)量二、掌握用烏貝路德（Ubbelohde）粘度計測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時存在著內(nèi)摩擦。其中因溶劑分子之間的內(nèi)摩擦表現(xiàn)出來的粘度叫純?nèi)軇┱扯?，記作?；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，一般來說，η>η0。相對于溶劑，其溶液粘度增加的分數(shù)，稱為增比粘度，記作ηsp，溶液粘度與純?nèi)軇┱扯鹊谋戎捣Q為相對粘度，記作ηr，即ηsp=(η-η0)/η0ηsp=(η-η0)/η0=ηr-1ηr=η/η02、比濃粘度，比濃對數(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稱為比濃對數(shù)粘度。ηr和ηsp都是無因次的量。將溶液濃度無限稀釋，使得每個高聚物分子彼此相隔極遠，其相互干擾可以忽略不記，則：[η]被稱為特性粘度，其值與濃度無關。

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

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

烏氏粘度計實驗步驟

用分析天平準確稱取40g聚乙烯醇樣品，倒入預先洗凈的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。然后用預先洗凈并烘干的3號砂芯漏斗過濾，裝入廣口瓶中備用。

一、溶液配制

先將洗液灌入粘度計內(nèi)，并使其反復流過毛細管部分。然后將洗液倒入專用瓶中，再順次用自來水、蒸餾水洗滌干凈。容量瓶、移液管也都應仔細洗凈。二、粘度計的洗滌

三、溶劑流出時間t0的測定開啟恒溫水浴。并將粘度計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、毛細管、E球抽至G球中部，松開洗耳球，同時松開C管上夾子，使其通大氣。此時溶液順毛細管而流下，當液面流經(jīng)刻度a線處時，立刻按下停表開始記時，至b處則停止記時。記下液體流經(jīng)a、b之間所需的時間。重復測定三次，偏差小于0.2s，取其平均值，即為t0值。

用移液管吸取已預先恒溫好的高聚物溶液10ml，注入粘度計內(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的G球，使粘度計內(nèi)各處溶液的濃度相等，同上法，測定溶液的流出時間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的G球，使粘度計內(nèi)各處溶液的濃度相等，按同樣方法測定溶液的流出時間t。

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

2．了解溶液法測定偶極距的原理和方法。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電荷中心不重合有無正負電荷中心重合三、實驗原理偶極矩是矢量，規(guī)定：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：

q為正、負電荷中心所帶的電荷量；r是正、負電荷中心間的距離。偶極矩的SI單位是庫［侖］米(C·m)。而過去習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，測量工作開始于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進行測量。

由于前兩種方法在儀器上受到的局限性較大，因而文獻上發(fā)表的偶極矩數(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)的方法來計算分子的偶極矩至今已發(fā)展成多種不同的獨立方程式。

只有極性分子才有偶極矩，所以本實驗的待測物質(zhì)（實驗對象）是極性分子，溶液法是將待測的待測物質(zhì)溶解在溶劑中（一般是較稀的溶液），以溶劑作為分散劑，以減小待測物質(zhì)間的作用力，然后測定溶液的性質(zhì)，再根據(jù)測定的數(shù)據(jù)利用作圖法（可利用計算機擬合），利用相關公式計算出溶質(zhì)（待測物質(zhì)）的偶極矩。選擇溶劑應考慮以下因素：（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量數(shù)據(jù)的差別，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。

極性分子具有永久偶極矩，在沒有外電場存在時，由于分子熱運動，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的外電場中，分子將會沿電場方向作定向轉(zhuǎn)動，同時分子中的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。極化的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。測定偶極矩的基本公式

在某一定溫度下測溶劑和溶液的介電常數(shù)，則利用

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。摩爾折射度(R)是由于在光的照射下分子中電子(主要是價電子)云相對于分子骨架的相對運動的結(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。摩爾折射度與波長有關，若以鈉光D線為光源（屬于高頻電場，＝5893?

），所測得的折光率以nD表示，相應的摩爾折射度以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之間有關系：和n均與波長有關，將其代入前式得的關系。R稱為摩爾折射度，n為折射率。忽略貢獻較小的PA一項，則有

在同一溫度下測定溶液和溶劑的折射率n，用鈉黃光（可見光）測定相當于在高頻電場中有

實驗測定P、R后，即可計算偶極矩0。需要指出的是，克勞修斯－莫縈第－德拜方程推導出來的1式，以及3式均應有相同的適用范圍，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（在高頻可見光下測n時）有

····

6···55式-6式，并