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(shí)驗(yàn)非常依賴于測(cè)量?jī)x器、測(cè)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(jì)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(cè)量技術(shù)手段及處理軟件,由此帶來測(cè)量及數(shù)據(jù)處理自動(dòng)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(shí)驗(yàn)教材種類很多,但大部分實(shí)驗(yàn)所用的儀器較為陳舊滯后,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與處理多停留在人工手動(dòng)的階段。為了使物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(yàn),并參考國(guó)內(nèi)其他院校的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材,編寫了本教材。本書在選取實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方面,首先,考慮化學(xué)基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的知識(shí)系統(tǒng)性;其次,在保留了經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)上,根據(jù)目前國(guó)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容,特別注重測(cè)量方法及數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化,重點(diǎn)選取了自動(dòng)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并用計(jì)算機(jī)軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)。本書內(nèi)容包括基本測(cè)量方法及儀器介紹、數(shù)據(jù)處理方法、誤差計(jì)算處理及實(shí)驗(yàn)部分。實(shí)驗(yàn)部分精選了熱力學(xué)、動(dòng)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(gè)實(shí)驗(yàn),并對(duì)實(shí)驗(yàn)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(jì)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(duì)使用中發(fā)現(xiàn)的不妥之處,敬請(qǐng)?zhí)岢鰧氋F意見,以待再版時(shí)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(huì)副主任委員、校學(xué)術(shù)委員會(huì)委員、化學(xué)化工學(xué)院院長(zhǎng)。
檢索及國(guó)內(nèi)《化工學(xué)報(bào)》、《化學(xué)通報(bào)》等中文權(quán)威期刊的論文80余篇;先后主持省部級(jí)科研項(xiàng)目1項(xiàng);參與多項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目,參與國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目1項(xiàng),參與多項(xiàng)臺(tái)灣國(guó)科會(huì)、教育部及由日本政府資助的重點(diǎn)項(xiàng)目的研究。
自然科學(xué)版)編委,并擔(dān)任國(guó)內(nèi)外多個(gè)SCI期刊的論文評(píng)審人。
年 天津市自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng);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(jiǎng)。
第1章
緒論 1
1.1 開設(shè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室安全知識(shí) 2
1.2.1 安全用電常識(shí) 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(cè)量方法 5
2.1.1 直接測(cè)量 5
2.1.2 間接測(cè)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(duì)誤差 7
2.4.2 相對(duì)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(yùn)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(yùn)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(shí) 11
3.1.2 用Excel處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 12
3.1.3 用Excel做曲線圖 14
3.1.4 添加趨勢(shì)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(jiǎn)介 26
3.3.1 軟件基本知識(shí) 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(cè)物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì) 29
第4章
化學(xué)熱力學(xué)實(shí)驗(yàn) 31
實(shí)驗(yàn)一
純液體飽和蒸氣壓的測(cè)定靜態(tài)法 31
附錄4-1 飽和蒸氣壓測(cè)定方法簡(jiǎn)介 33
附錄4-2 大氣壓的測(cè)定 34
附錄4-3 異丙醇的飽和蒸氣壓計(jì)算 36
實(shí)驗(yàn)二
燃燒熱的測(cè)定 37
附錄4-4 燃燒熱測(cè)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(shí)驗(yàn)軟件的操作說明 41
實(shí)驗(yàn)三
溶解熱的測(cè)定 42
附錄4-7 溶解熱測(cè)定系統(tǒng)簡(jiǎn)介及軟件使用方法 45
實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)五
凝固點(diǎn)降低法測(cè)定摩爾質(zhì)量 52
附錄4-10 常用溶劑的Kf值 56
實(shí)驗(yàn)六
二組分金屬相圖的繪制 56
實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)八
二組分溶液偏摩爾體積的測(cè)量 65
第5章
動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn) 69
實(shí)驗(yàn)九
蔗糖水解速率常數(shù)的測(cè)定 69
附錄5-1 WZZ-2A型自動(dòng)旋光儀的使用 72
附錄5-2 超級(jí)恒溫槽的使用 73
實(shí)驗(yàn)十
乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定 74
附錄5-3 DDS-11A型電導(dǎo)率儀的原理與使用方法 76
實(shí)驗(yàn)十一 B-Z振蕩反應(yīng) 79
附錄5-4 BZOAS-ⅡS型微機(jī)測(cè)定B-Z振蕩反應(yīng)系統(tǒng)的儀器及使用方法 84
實(shí)驗(yàn)十二
丙酮碘化反應(yīng)級(jí)數(shù)的測(cè)定 85
第6章
電化學(xué)實(shí)驗(yàn) 90
實(shí)驗(yàn)十三
原電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定和應(yīng)用 90
附錄6-1 EM-3C數(shù)字式電子電位差計(jì)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(jiǎn)介 95
附錄6-3 鹽橋的制備 96
實(shí)驗(yàn)十四
電動(dòng)勢(shì)法測(cè)定化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)函數(shù) 97
實(shí)驗(yàn)十五
電泳法測(cè)定氫氧化鐵溶膠的電動(dòng)電勢(shì) 99
附錄6-4 電動(dòng)電勢(shì)的測(cè)定方法簡(jiǎn)介 102
附錄6-5 Fe(OH)3溶膠的臨界
電位 103
實(shí)驗(yàn)十六
電導(dǎo)法測(cè)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(shí)驗(yàn) 107
實(shí)驗(yàn)十七
最大氣泡法測(cè)定溶液的表面張力 107
附錄7-1 表面張力測(cè)定方法簡(jiǎn)介 110
附錄7-2 不同溫度水的表面張力 111
實(shí)驗(yàn)十八
黏度法測(cè)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(shí)的K 和
值(水為溶劑) 115
實(shí)驗(yàn)十九
溶液吸附法測(cè)定固體比表面積 116
實(shí)驗(yàn)二十
溶膠的制備?p凈化及性質(zhì) 119
實(shí)驗(yàn)二十一
電導(dǎo)法測(cè)定臨界膠束濃度 124
附錄7-4 測(cè)定臨界膠束濃度的常用方法簡(jiǎn)介 127
實(shí)驗(yàn)二十二
乳狀液的制備、鑒別及破壞 128
實(shí)驗(yàn)二十三
沉降分析 132
附錄7-5 對(duì)沉降分析的補(bǔ)充說明 136
附錄7-6 不同溫度時(shí)水的黏度值 136
實(shí)驗(yàn)二十四 BET容量法測(cè)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(shí)驗(yàn) 141
實(shí)驗(yàn)二十五
磁化率的測(cè)定 141
附錄8-1 古埃磁天平簡(jiǎn)介 145
實(shí)驗(yàn)二十六
稀溶液中極性分子偶極矩的測(cè)定 146
附錄
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)常用數(shù)據(jù)表 152
附表1 國(guó)際單位制的基本單位 152
附表2 國(guó)際單位制的輔助單位 152
附表3 國(guó)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