物理化學(xué)是四大基礎(chǔ)化學(xué)課程之一,是化工熱力學(xué)、膠體與界面化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、催化等專業(yè)課程的重要基礎(chǔ)課。它采用物理原理和方法來研究和解決化學(xué)中的問題和規(guī)律,是化學(xué)的理論基礎(chǔ)。因此物理化學(xué)實驗非常依賴于測量儀器、測量技術(shù),并涉及大量的數(shù)據(jù)處理。近年來隨著科學(xué)技術(shù),特別是計算機(jī)數(shù)據(jù)處理、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及相關(guān)領(lǐng)域的快速發(fā)展,不斷開發(fā)出新的測量技術(shù)手段及處理軟件,由此帶來測量及數(shù)據(jù)處理自動化突飛猛進(jìn)的發(fā)展,使得儀器的更新?lián)Q代非?臁,F(xiàn)有的物理化學(xué)實驗教材種類很多,但大部分實驗所用的儀器較為陳舊滯后,實驗數(shù)據(jù)的采集與處理多停留在人工手動的階段。為了使物理化學(xué)實驗課程與新型儀器及技術(shù)手段的發(fā)展相適應(yīng),編者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗,并參考國內(nèi)其他院校的物理化學(xué)實驗教材,編寫了本教材。本書在選取實驗內(nèi)容方面,首先,考慮化學(xué)基礎(chǔ)理論和實驗技術(shù)的知識系統(tǒng)性;其次,在保留了經(jīng)典的實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上,根據(jù)目前國內(nèi)開發(fā)的新儀器,調(diào)整補(bǔ)充了一些電腦聯(lián)機(jī)的實驗內(nèi)容,特別注重測量方法及數(shù)據(jù)處理的自動化,重點選取了自動采集實驗數(shù)據(jù)并用計算機(jī)軟件處理實驗數(shù)據(jù)的實驗。本書內(nèi)容包括基本測量方法及儀器介紹、數(shù)據(jù)處理方法、誤差計算處理及實驗部分。實驗部分精選了熱力學(xué)、動力學(xué)、電化學(xué)、膠體與界面化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)等26個實驗,并對實驗儀器、操作進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和說明。另外,本書用較多的篇幅介紹了計算機(jī)數(shù)據(jù)處理與誤差分析,及化學(xué)中常用的處理軟件Origin、Excel和ChemDraw等。本書由王文珍教授編寫第二、三、四、八章及附表,劉雪梅編寫第一、五、六、七章。編者特別感謝西安石油大學(xué)和化學(xué)化工學(xué)院的支持,及物理化學(xué)課程組全體老師的私幫助。對使用中發(fā)現(xiàn)的不妥之處,敬請?zhí)岢鰧氋F意見,以待再版時更正。編者2016年6月
年10月出生,山西襄汾人,致公黨黨員,1988年6月參加工作,南開大學(xué)無機(jī)化學(xué)專業(yè)畢業(yè),研究生學(xué)歷,理學(xué)博士學(xué)位,教授,為西安石油大學(xué)引進(jìn)的海外高層次人才,現(xiàn)任西安石油大學(xué)校學(xué)位委員會副主任委員、校學(xué)術(shù)委員會委員、化學(xué)化工學(xué)院院長。
檢索及國內(nèi)《化工學(xué)報》、《化學(xué)通報》等中文權(quán)威期刊的論文80余篇;先后主持省部級科研項目1項;參與多項國家自然科學(xué)基金項目,參與國家自然科學(xué)基金重點項目1項,參與多項臺灣國科會、教育部及由日本政府資助的重點項目的研究。
自然科學(xué)版)編委,并擔(dān)任國內(nèi)外多個SCI期刊的論文評審人。
年 天津市自然科學(xué)獎一等獎;2014年西安石油大學(xué)優(yōu)秀教師;2014年 西安市科技成果三等獎。
第1章
緒論 1
1.1 開設(shè)物理化學(xué)實驗課程的目的和要求 1
1.1.1 課程的目的 1
1.1.2 課程的要求 1
1.2 實驗室安全知識 2
1.2.1 安全用電常識 2
1.2.2 化學(xué)藥品的安全使用與防護(hù) 3
1.2.3 汞的安全使用 3
第2章
誤差分析 5
2.1 測量方法 5
2.1.1 直接測量 5
2.1.2 間接測量 5
2.2 誤差的分類 5
2.2.1 系統(tǒng)誤差 6
2.2.2 隨機(jī)誤差 6
2.2.3 過失誤差 6
2.3 精密度和準(zhǔn)確度 7
2.4 誤差的定義及表示法 7
2.4.1 絕對誤差 7
2.4.2 相對誤差 7
2.4.3 標(biāo)準(zhǔn)誤差 8
2.5 幾種常用的平均值 8
2.5.1 算術(shù)平均值 8
2.5.2 幾何平均值 8
2.5.3 均方根平均值 8
2.5.4 加權(quán)平均值 8
2.6 誤差分析 8
2.6.1 平均誤差的傳遞 8
2.6.2 標(biāo)準(zhǔn)誤差的傳遞 9
2.7 有效數(shù)字的表達(dá)與運算 9
2.7.1 有效數(shù)字的表達(dá) 9
2.7.2 有效數(shù)字的運算 10
第3章
數(shù)據(jù)處理 11
3.1 Excel軟件在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用 11
3.1.1 Excel的基本知識 11
3.1.2 用Excel處理實驗數(shù)據(jù) 12
3.1.3 用Excel做曲線圖 14
3.1.4 添加趨勢線 16
3.2 Origin軟件在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用 17
3.2.1 數(shù)據(jù)輸入 18
3.2.2 數(shù)據(jù)處理 18
3.2.3 Origin軟件繪圖 20
3.2.4 線性函數(shù)的擬合 22
3.2.5 非線性函數(shù)的擬合 22
3.3 ChemDraw軟件的應(yīng)用簡介 26
3.3.1 軟件基本知識 26
3.3.2 書寫化學(xué)結(jié)構(gòu)式及方程式 27
3.3.3 預(yù)測物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì) 29
第4章
化學(xué)熱力學(xué)實驗 31
實驗一
純液體飽和蒸氣壓的測定靜態(tài)法 31
附錄4-1 飽和蒸氣壓測定方法簡介 33
附錄4-2 大氣壓的測定 34
附錄4-3 異丙醇的飽和蒸氣壓計算 36
實驗二
燃燒熱的測定 37
附錄4-4 燃燒熱測定儀器介紹 40
附錄4-5 氧氣鋼瓶及使用操作方法 41
附錄4-6 燃燒熱實驗軟件的操作說明 41
實驗三
溶解熱的測定 42
附錄4-7 溶解熱測定系統(tǒng)簡介及軟件使用方法 45
實驗四
揮發(fā)性雙液系T-x 圖的繪制 47
附錄4-8 阿貝折光儀及其使用方法 49
附錄4-9 折射率隨濃度變化的工作曲線的繪制 51
實驗五
凝固點降低法測定摩爾質(zhì)量 52
附錄4-10 常用溶劑的Kf值 56
實驗六
二組分金屬相圖的繪制 56
實驗七
差熱分析 60
附錄4-11 NDTA-Ⅲ型差熱分析儀的儀器面板及使用方法介紹 63
實驗八
二組分溶液偏摩爾體積的測量 65
第5章
動力學(xué)實驗 69
實驗九
蔗糖水解速率常數(shù)的測定 69
附錄5-1 WZZ-2A型自動旋光儀的使用 72
附錄5-2 超級恒溫槽的使用 73
實驗十
乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測定 74
附錄5-3 DDS-11A型電導(dǎo)率儀的原理與使用方法 76
實驗十一 B-Z振蕩反應(yīng) 79
附錄5-4 BZOAS-ⅡS型微機(jī)測定B-Z振蕩反應(yīng)系統(tǒng)的儀器及使用方法 84
實驗十二
丙酮碘化反應(yīng)級數(shù)的測定 85
第6章
電化學(xué)實驗 90
實驗十三
原電池電動勢的測定和應(yīng)用 90
附錄6-1 EM-3C數(shù)字式電子電位差計的使用方法 94
附錄6-2 鉑電極、鉑黑電極、甘汞電極、銀-氯化銀電極和銀電極簡介 95
附錄6-3 鹽橋的制備 96
實驗十四
電動勢法測定化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)函數(shù) 97
實驗十五
電泳法測定氫氧化鐵溶膠的電動電勢 99
附錄6-4 電動電勢的測定方法簡介 102
附錄6-5 Fe(OH)3溶膠的臨界
電位 103
實驗十六
電導(dǎo)法測定難溶鹽的溶度積 103
附錄6-6 二次蒸餾水、去離子水和電導(dǎo)水 106
第7章
表面化學(xué)實驗 107
實驗十七
最大氣泡法測定溶液的表面張力 107
附錄7-1 表面張力測定方法簡介 110
附錄7-2 不同溫度水的表面張力 111
實驗十八
黏度法測定高聚物的摩爾質(zhì)量 111
附錄7-3 聚乙二醇在不同溫度時的K 和
值(水為溶劑) 115
實驗十九
溶液吸附法測定固體比表面積 116
實驗二十
溶膠的制備?p凈化及性質(zhì) 119
實驗二十一
電導(dǎo)法測定臨界膠束濃度 124
附錄7-4 測定臨界膠束濃度的常用方法簡介 127
實驗二十二
乳狀液的制備、鑒別及破壞 128
實驗二十三
沉降分析 132
附錄7-5 對沉降分析的補(bǔ)充說明 136
附錄7-6 不同溫度時水的黏度值 136
實驗二十四 BET容量法測定固體物質(zhì)的比表面積 137
附錄7-7 吸附氣體的選擇 140
第8章
結(jié)構(gòu)化學(xué)實驗 141
實驗二十五
磁化率的測定 141
附錄8-1 古埃磁天平簡介 145
實驗二十六
稀溶液中極性分子偶極矩的測定 146
附錄
物理化學(xué)實驗常用數(shù)據(jù)表 152
附表1 國際單位制的基本單位 152
附表2 國際單位制的輔助單位 152
附表3 國際單位制的一些導(dǎo)出單位 152
附表4 單位換算表 153
附表5 物理化學(xué)常數(shù) 153