《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》(第二版)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心教材,全書(shū)共分為五部分,包括物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)、基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、測(cè)量技術(shù)及儀器、附錄。其中基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)部分涉及化學(xué)熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)、電化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)、膠體化學(xué)和表面化學(xué)實(shí)驗(yàn)、結(jié)構(gòu)化學(xué)實(shí)驗(yàn),每個(gè)實(shí)驗(yàn)含實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法、儀器使用、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量和處理等內(nèi)容,旨在培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、邏輯思維能力、理論聯(lián)系實(shí)踐的創(chuàng)新能力。
本書(shū)可作為化學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)及化學(xué)近源專(zhuān)業(yè)的本科生教材,也可供相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員參考。
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科的主要實(shí)踐課程之一,在化學(xué)、化工、環(huán)境、生物、材料、制藥等相關(guān)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)中有著非常重要的作用。近年來(lái),隨著物理化學(xué)研究方法的迅猛發(fā)展,物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)從內(nèi)容、形式到方法都得到了更新和充實(shí),逐漸向綜合性、設(shè)計(jì)性和研究創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目發(fā)展。根據(jù)國(guó)家培養(yǎng)創(chuàng)新人才的戰(zhàn)略需要,物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該突出培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。為此,廣州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院物理化學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的教師們根據(jù)長(zhǎng)期從事物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),結(jié)合廣州大學(xué)化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的建設(shè)過(guò)程,吸收國(guó)內(nèi)兄弟院校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革成果,根據(jù)地方院校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室建立的一般情況,編寫(xiě)了本教材。
本教材共分為物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)、基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、測(cè)量技術(shù)及儀器和附錄五個(gè)部分。其中物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)和測(cè)量技術(shù)及儀器這兩個(gè)部分主要介紹物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本技術(shù)、測(cè)量?jī)x器和使用方法;基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)部分系統(tǒng)涵蓋化學(xué)熱力學(xué)、電化學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、膠體化學(xué)和表面化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)五個(gè)方面,共編寫(xiě)了20個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,使學(xué)生了解和掌握物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理和方法;綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)部分主要來(lái)源于化工生產(chǎn)和教師科研領(lǐng)域的新成就,共編寫(xiě)了11個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,力求體現(xiàn)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、方法和手段的新發(fā)展,全面培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維能力以及初步進(jìn)行科學(xué)研究的能力。
本教材在具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的編寫(xiě)上具有以下特點(diǎn)。
(1) 采用國(guó)內(nèi)地方院校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室普遍配置的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備,摒棄了一些舊的實(shí)驗(yàn)儀器。例如用精密數(shù)字壓力計(jì)代替了U形管壓力計(jì),用精密數(shù)字溫度計(jì)代替手動(dòng)貝克曼溫度計(jì)等。
(2) 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容融合了我們多年的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)改革成果。例如對(duì)于“燃燒熱的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)中樣品的準(zhǔn)備,采用了先壓片后用金屬絲捆綁藥片的新方法,提高了該實(shí)驗(yàn)的成功率。
(3) 在大多基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的教學(xué)內(nèi)容中設(shè)立了“實(shí)例分析”部分,介紹了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)處理方法和步驟,包括線性和非線性擬合、數(shù)字微分和實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算等,以解決物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的難點(diǎn)問(wèn)題,使學(xué)生學(xué)會(huì)使用現(xiàn)代科學(xué)手段進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
本教材的主要編寫(xiě)分工如下:李楠(編寫(xiě)工作的組織和統(tǒng)稿,前言、實(shí)驗(yàn)十二、實(shí)驗(yàn)十八、實(shí)驗(yàn)二十一、實(shí)驗(yàn)二十九),宋建華(統(tǒng)稿,實(shí)驗(yàn)三、實(shí)驗(yàn)四、實(shí)驗(yàn)五、實(shí)驗(yàn)六、實(shí)驗(yàn)十一、實(shí)驗(yàn)十三、實(shí)驗(yàn)十四、實(shí)驗(yàn)十六、實(shí)驗(yàn)十七、實(shí)驗(yàn)二十二、實(shí)驗(yàn)二十三、實(shí)驗(yàn)二十五、實(shí)驗(yàn)三十一、熱化學(xué)測(cè)量技術(shù)及儀器),張建華(實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)十五、實(shí)驗(yàn)十九、實(shí)驗(yàn)二十、實(shí)驗(yàn)二十六、光學(xué)測(cè)量技術(shù)及儀器),劉兆清(實(shí)驗(yàn)七、實(shí)驗(yàn)八、實(shí)驗(yàn)九、實(shí)驗(yàn)十、實(shí)驗(yàn)二十四、電化學(xué)測(cè)量技術(shù)及儀器),徐常威(實(shí)驗(yàn)二十七、實(shí)驗(yàn)二十八),陳旖勃(實(shí)驗(yàn)三十),袁達(dá)源(物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)),郭仕恒(附錄),郭云萍(壓力測(cè)量技術(shù)及儀器)。
在編寫(xiě)過(guò)程中,編寫(xiě)組成員多次討論并幾經(jīng)修改,但限于編者水平,疏漏之處在所難免,懇請(qǐng)各位專(zhuān)家、同行和使用者不吝指正。
本教材的編寫(xiě)得到了廣州大學(xué)教材出版基金的資助,在此特別表示感謝!
編者
2016年7月
李楠,廣州大學(xué),副教授,系主任,1995年畢業(yè)于河南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,獲化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)士學(xué)位。
1998年畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所,獲有機(jī)化學(xué)碩士學(xué)位。
2008年畢業(yè)于香港城市大學(xué)生物及化學(xué)系,獲博士學(xué)位。
工作經(jīng)歷:
1998.07~2004.01 廣東省江門(mén)市五邑大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 教師
2002.09~2003.01 香港理工大學(xué)應(yīng)用生物與化學(xué)技術(shù)系 訪問(wèn)學(xué)者
2007.07~2010.06 廣東省江門(mén)市五邑大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 教師
2010.07~今 廣州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 教師[1]
科研項(xiàng)目:
主持廣東省自然科學(xué)基金:"重金屬離子對(duì)人類(lèi)5-氨基乙酰丙酸脫水酶的影響"。
主持廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目:"以污泥為底物的微生物燃料電池的研究"。
參與廣東省自然科學(xué)基金:"利用表面修飾技術(shù)制備納米流體及其傳熱性能和機(jī)理研究"。
參與廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目: "表面修飾MoS2納米微粒的合成及提高ABS/PMMA合金表面耐劃痕機(jī)理的研究"。
主持2012年校級(jí)精品視頻公開(kāi)課建設(shè)項(xiàng)目:"生活中的物理化學(xué)"。
第一部分物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)
第一章物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的和要求1
第二章誤差分析3
第三章實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理11
參考文獻(xiàn)18
第二部分基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)
第一章化學(xué)熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)19
實(shí)驗(yàn)一燃燒熱的測(cè)定19
實(shí)驗(yàn)二純液體飽和蒸氣壓的測(cè)量25
實(shí)驗(yàn)三凝固點(diǎn)降低法測(cè)定摩爾質(zhì)量28
實(shí)驗(yàn)四雙液系的氣-液平衡相圖33
實(shí)驗(yàn)五二組分固-液相圖38
實(shí)驗(yàn)六甲基紅的酸離解平衡常數(shù)的測(cè)定45
第二章電化學(xué)實(shí)驗(yàn)53
實(shí)驗(yàn)七電導(dǎo)率測(cè)定及其應(yīng)用53
實(shí)驗(yàn)八離子遷移數(shù)的測(cè)定59
希托夫法測(cè)定離子遷移數(shù)(Ⅰ)60
界面移動(dòng)法測(cè)定離子遷移數(shù)(Ⅱ)63
實(shí)驗(yàn)九原電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定及其應(yīng)用66
實(shí)驗(yàn)十恒電勢(shì)法測(cè)定極化曲線75
第三章化學(xué)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)81
實(shí)驗(yàn)十一旋光法測(cè)定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù)81
實(shí)驗(yàn)十二電導(dǎo)法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)87
實(shí)驗(yàn)十三丙酮碘化反應(yīng)的速率方程93
實(shí)驗(yàn)十四甲酸鹽氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)101
第四章膠體化學(xué)和表面化學(xué)實(shí)驗(yàn)109
實(shí)驗(yàn)十五最大氣泡壓力法測(cè)定溶液的表面張力109
實(shí)驗(yàn)十六電泳117
實(shí)驗(yàn)十七黏度法測(cè)定高聚物的相對(duì)分子質(zhì)量121
實(shí)驗(yàn)十八電導(dǎo)法測(cè)定表面活性劑臨界膠束濃度127
第五章結(jié)構(gòu)化學(xué)實(shí)驗(yàn)133
實(shí)驗(yàn)十九配合物磁化率的測(cè)定133
實(shí)驗(yàn)二十偶極矩的測(cè)定142
第三部分綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)
第一章綜合性實(shí)驗(yàn)149
實(shí)驗(yàn)二十一FeCl3/FeCl2和K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6體系的電極過(guò)程比較研究149
實(shí)驗(yàn)二十二黏度法測(cè)定聚乙烯醇的相對(duì)分子質(zhì)量及其分子構(gòu)型的確定153
實(shí)驗(yàn)二十三二茂鐵對(duì)柴油的助燃消煙作用及尾氣成分測(cè)定158
第二章設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)163
實(shí)驗(yàn)二十四導(dǎo)電聚苯胺的合成及其性能測(cè)試163
實(shí)驗(yàn)二十五溶膠-凝膠法制備甲基丙烯酸甲酯/正硅酸乙酯雜化材料及性能研究165
實(shí)驗(yàn)二十六可見(jiàn)吸收光譜線型參數(shù)分析法測(cè)定十二烷基硫酸鈉臨界膠束濃度168
實(shí)驗(yàn)二十七染料廢水的脫色實(shí)驗(yàn)研究171
實(shí)驗(yàn)二十八十二烷基硫酸鈉表面活性劑的制備及性能研究171
實(shí)驗(yàn)二十九電催化氧化法處理有機(jī)染料廢水172
實(shí)驗(yàn)三十紅綠藍(lán)三基色熒光粉的制備173
實(shí)驗(yàn)三十一液體接界電勢(shì)的測(cè)定175
第四部分測(cè)量技術(shù)及儀器
第一章熱化學(xué)測(cè)量技術(shù)及儀器178
第一節(jié)溫度的測(cè)量與控制178
第二節(jié)溫度的控制182
第三節(jié)熱分析測(cè)量技術(shù)與儀器185
參考文獻(xiàn)192
第二章壓力測(cè)量技術(shù)及儀器193
參考文獻(xiàn)200
第三章電化學(xué)測(cè)量技術(shù)及儀器201
第一節(jié)電導(dǎo)測(cè)量及儀器201
第二節(jié)原電池電動(dòng)勢(shì)測(cè)量及儀器204
第三節(jié)電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)測(cè)量及儀器211
第四節(jié)溶液pH測(cè)量及儀器214
參考文獻(xiàn)216
第四章光學(xué)測(cè)量技術(shù)及儀器217
參考文獻(xiàn)224
第五部分附錄
附錄1國(guó)際單位制的基本量和單位225
附錄2國(guó)際單位制中具有專(zhuān)門(mén)名稱(chēng)的導(dǎo)出單位225
附錄3力單位換算226
附錄4壓力單位換算226
附錄5能量單位換算226
附錄6基本常數(shù)226
附錄7水的飽和蒸氣壓227
附錄8一些物質(zhì)的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系227
附錄9水的折射率(鈉光)228
附錄10幾種常用有機(jī)試劑的折射率228
附錄11某些有機(jī)化合物的燃燒熱228
附錄12不同溫度下KCl的溶解熱229
附錄13摩爾凝固點(diǎn)降低常數(shù)229
附錄14不同溫度下水的密度230
附錄1525℃時(shí)在水溶液中一些電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)231
附錄16幾種陽(yáng)離子的遷移數(shù)232
附錄17一些強(qiáng)電解質(zhì)的離子平均活度系數(shù)γ±(25℃)232
附錄18KCl溶液的電導(dǎo)率233
附錄19一些電解質(zhì)水溶液的摩爾電導(dǎo)率Λm233
附錄20水溶液中離子的極限摩爾電導(dǎo)率Λ∞m233
附錄21水的黏度234
附錄22一些液體的黏度235
附錄23水和空氣界面上的表面張力235
附錄24乙醇在水中的表面張力236
附錄25某些有機(jī)物在水中的表面張力236
附錄26氣相中分子的偶極矩236
附錄27常用酸溶液的相對(duì)密度與百分濃度的關(guān)系237