国立高雄应用科技大学化学工程与材料工程系

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1、國立高雄應用科技大學物理化學實驗預報實驗項目:沸點上升法求物質分子量老師:吳瑞泰老師組別:第8組姓名:董家瑋學號:1100101136實驗日期:102.12.1111目錄一、實驗目的-------------------------p3二、相關知識-------------------------p3三、實驗步驟-------------------------p10四、參考資料------------------------p1111一、實驗目的：1.熟悉以沸點上升測定分子量的裝置構造及其操作的方法。2.了解克勞秀士-克拉伯朗(Clausius-Clapeyron)方程

2、式的應用。3.根據稀薄溶液的理論，藉沸點上昇法測定非揮發性物質的分子量二、相關知識：溶液是由溶質和溶劑組成的，當溶液的性質與溶質的本性無關，而與溶質粒子數有關的性質，稱為溶液的依數性，如蒸氣壓下降、沸點上昇、凝固點下降已及滲透壓等性質溶液中非揮發性溶質溶於溶劑時，溶液的蒸氣壓會因為含有溶質而降低，其凝固點會較純溶劑低沸點上升沸點定義為液體的蒸氣壓與大氣壓力達平衡的溫度。當溶液的蒸氣壓降低時，欲達到沸點就必須於更高的溫度，因此溶液的沸點比溶劑高，高出的溫度以DTb表示，與溶液的重量莫耳濃度(m)成正比。凝固點下降液體的凝固點為液體的蒸氣壓與其固態蒸氣壓相等時的溫度。由相的變

3、化來看，即為液體與固相達平衡時，進行相轉變而溫度固定不變，此溫度稱為熔點(fusionpoint)或凝固點(freezingpoint)。溶液中溶有非揮發性溶質，則此溶液的凝固點比純溶劑的凝固點低。本實驗利用依數性中的凝固點下降值，以求得非揮發性溶質的分子量。此非揮發性溶質為一非電解質的未知物(i＝1)，溶在萘(naphthalene)11中，將純溶劑萘和含有未知物的溶液隔水加熱到凝固點之上，使其熔化，再緩慢降溫，記錄溫度及時間，將溫度對時間作圖，分別得到純溶劑萘的凝固點及溶液的凝固點，代入下式得到未知物的分子量。kf：freezingpointdepressioncon

4、stant(凝固點下降常數)/m℃water：1.86，benzene：5.12，naphthalene：6.9△Tf=Kfxm=KfxW2/M2x1000/W1若已知溶液的凝固點下降度數△Tf，即可求出溶質的分子量M2。假設溶劑與溶液的蒸氣，皆遵循理想氣體法則，且蒸氣體積遠大於液體或固體體積，則由克勞西斯-克拉伯龍方程式推導得下式。M2=Kfxm=KfxW2/△Tfx1000/W1滲透壓(osmoticpressure)滲透(osmosis)為稀溶液中的溶劑透過半透膜(semipermeablemembrane)流向濃溶液。而溶液中阻止此滲透流動(osmoticflow

5、)所需的壓力稱為滲透壓。溶液的滲透壓(π)與體積莫耳濃度(M)成正比。π=MRT(ｉ)π：osmoticpressureM：molarityR：gasconstant(0.08206L．atm/mol．k)T：Kelvintemperaturei：van'tHofffactor(強電解質於水中解離後的離子個數)11貝克曼溫度計德國化學家恩斯特·奧托·貝克曼發明，因而得名。貝克曼(Beckmann)溫度計是精密測量溫度差值的溫度計，水銀球與貯汞槽由均勻的毛細管連通，其中除水銀外是真空。刻度尺上的刻度一般只有5℃或6℃，最小刻度為0.01，可以估計到0.001℃。構造原理貯汞

6、槽是用來調節水銀球內的水銀量的。借助貯汞槽調節，可用於測量介質溫度在‐20~+155℃範圍內變化不超過5℃或6℃的溫度差。貯汞槽背後的溫度標尺只是粗略地表示溫度數值，即貯汞槽中的水銀與水銀球中的水銀相連時，貯汞槽中水銀面所在的刻度就表示溫度的粗略值。因為水銀球中的水銀量是可以調節的，因此貝克曼溫度計不能用來準確測量溫度的絕對值。例如，刻度尺上1°並不一定是1℃，可能代表5℃、74℃等等。刻度11貝克曼溫度計的刻度有兩種標法：一種是最小讀數刻在刻度尺的上端，最大讀數刻在下端，用來測量溫度下降值，稱為下降式貝克曼溫度計，另一種正好相反，最大讀數刻在刻度尺上端，最小讀數刻在下端

7、，稱為上升式貝克曼溫度計。現在還有更靈敏的貝克曼溫度計，刻度標尺總共為1℃或2℃，最小的刻度為0.002℃。使用方法根據溫度調節水銀球1．根據被測溫度高低，調節水銀球的汞量。調節汞量的目的是使溫度計在測量起始溫度時，毛細管中的水銀面位於刻度尺的合適的位置上。例如用下降式貝克曼溫度計測凝固點降低時，起始溫度（即純溶劑的凝固點）的水銀面應在刻度尺的1℃附近。這樣才能保證在加進溶質而使凝固點下降時，毛細管中的水銀面仍處在刻度標尺的範圍之內。因此在使用貝克曼溫度計時，首先應該將它插入一個與所測的起始溫度相同的體系內。待平衡後，如果毛細