本科学生综合性、设计性实验报告
实验课程 基础化学实验（Ⅲ）--物理化学实验 实验项目 粘度法测定聚乙烯醇的相对分子质量及其分子
构型的确定
专业 班级 学号 姓名 指导教师
一、实验方案设计
实验序号 实验时间 1 实验项目 5月29日 实验室 粘度法测定高聚物的相对分子质量 生化楼413 小组成员 汪培琳、邓颖 1．实验目的 ⑴测定聚乙烯醇的相对平均分子质量； ⑵掌握用乌氏粘度计测定溶液粘度的原理和方法。 2．实验原理 单体分子经过加聚或缩聚反应后后形成高聚物。由于其分子链长度远大于溶剂分子，在液体分子流动或相对流动时有内摩擦阻力，宏观表现为粘度, 这种流动过程中的内摩擦主要有：纯溶剂分子间的内摩擦，记作η0；高聚物分子与溶剂分子间的内摩擦；以及高聚物分子间的内摩擦。这三种内摩擦的总和称为高聚物溶液的粘度，记作η。实践证明，在相同温度下η ＞ η0 ，为了比较这两种粘度，引入增比粘度的概念，以ηsp表示： ηsp ＝(η －η0)/η0 ＝η/ η0 － 1 ＝ ηr －1 式中，ηr称为相对粘度，反映的仍是整个溶液的粘度行为，而ηsp则是扣除了溶剂分子间的内摩擦以后仅仅是纯溶剂与高聚物分子间以及高聚物分子间的内摩擦之和。 高聚物溶液的ηsp往往随质量浓度C的增加而增加。为了便于比较，定义单位浓度的增比粘度ηsp/C为比浓粘度，定义lnηr /C为比浓对数粘度。当溶液无限稀释时，高聚物分子彼此相隔甚远，它们的相互作用可以忽略，此时比浓粘度趋近于一个极限值，即： limc?0?spc?limln?r?[?] c?0c式中[η]主要反映了无限稀释溶液中高聚物分子与溶剂分子之间的内摩擦作用，称为特性粘度，可以作为高聚物摩尔质量的度量。由于ηsp与ηr均是无因次量，所以[η]的单位是浓度C单位的倒数。[η]的值取决于溶剂的性质及高聚物分子的大小和形态，可通过实验求得。因为根据实验，在足够稀的高聚物溶液中有如下经验公式： ?spc?[?]??[?]2c ln?r?[?]??[?]2c c式中，κ和β分别称为Huggins和Kramer常数，这是两根直线方程，因此我们获得[η]的方法如图2-30-2所示：一种方法是以ηSP/C对C作图，外推到C→0的截 图2-30-2 外推法求[η] 距值；另一种是以lnηr/C对C作图，也外推到C→0的截距值，两根线应会合于一点，这也可校核实验的可靠性。 由于试验中存在一定误差，交点可能在前，也可能在后，也有可能两者不相交，出现这种情况，就以ηSP/C对C作图求出特性粘度[η]。 1
4.实验步骤 顺序 1 粘度计的洗涤 步骤 操作 先用热洗液(经砂心漏斗过滤)将粘度计浸泡，再用丙酮、自来水、蒸馏水分别冲洗几次，每次都要注意反复流洗毛细管部分，洗好后烘干备用 2 配制聚乙烯醇溶液 准确称量1g左右聚乙烯醇固体，放入烧杯中，再加入60mL左右蒸馏水使其溶解，可适当加热以加速溶解，待聚乙烯醇固体完全溶解后，将溶液（溶液冷却后）转入100mL容量瓶中定容 使C管不通气。用洗耳球在B管的上端吸气，将水从F球经D球、毛细管、E球抽至G球2/3处；松开C管上夹子，使其通气，此时D球内溶液回入F球，使毛细管以上的液体悬空；毛细管以上的液体下落，当凹液面最低处流经刻度a线时，立刻按下秒表开始记时，至b处则停止记时。记下液体流经a、b之间所需的时间。复测定三次，偏差小于0.3s取其平均值，即为to值 3 溶剂流出时间的to测定 4 溶液流出时间的测定 烘干粘度计，用移液管吸已预先恒温好的溶液10mL，由A管注入粘度计内，于25℃水中恒温2分钟，测定流出时间三次，取均值。 向粘度计中依次加入10.00 mL蒸馏水，稀释成原来浓度的1/2,1/3.1/4,1/5,用上述方法分别测量不同浓度的t值。每次稀释后用洗耳球将液体混匀，并多次抽洗粘度的E球和G球以及毛细管部分。 5 6 清洗仪器 用高碘钾酸降解PVA 清洗粘度计3次，用纯水注满粘度计，实验完毕。 在剩余的聚乙烯醇溶液（约60ml）中加入0.25至0.3g的高碘钾酸，摇匀，静置一周以备实验项目2 【注意事项】 ? 黏度计的拿法，拿A管。 ? 高聚物在溶剂中溶解缓慢，配制溶液时必须保证其完全溶解，否则回影响溶液起始浓度，而导致结果偏低。 ? 所用移液管和烧杯必须洁净；粘度计必须洁净，高聚物溶液中若有絮状物不能将它移入粘度计中。 ? 混合溶液时注意不要将溶液从吹出。 ? 消泡用正丁醇，加入一滴或几滴即可。 ? 本实验溶液的稀释是直接在粘度计中进行的，因此每加入一次溶剂进行稀释时必须混合均匀，并抽洗E球和G球。 ? 实验过程中恒温槽的温度要恒定，溶液每次稀释恒温后才能测量。 ? 粘度计要垂直放置，实验过程中不要振动粘度计，否则影响结果的准确性。 ? 黏度计一定要洗干净，可用丙酮洗涤，以备下组使用。 2
5.实验数据记录与处理 （1）降解前聚乙烯醇的黏度测定数据表 室温：25℃ 大气压：101.25KPa Co=0.0208g/ml 项目 流出时间/s ηr ηsp C′ ηsp / ㏑ηr ㏑η/ C′ C′ 测量值 平均值 1 2 3 溶剂 溶液 C′ 41 378 42 380 85 63 56 42 381 87 63 59 t0=42 t1=380 t2=87 t3=63 t4=57 1 9.04 2.07 1.50 1.35 0 8.04 1.07 0.50 0.35 0 0.5 0.33 0.25 0.20 0 16.08 3.21 2.00 1.75 0 2.20 0.73 0.41 0.30 0 4.40 2.21 1.64 1.5 C′90 =1/2 C′64 =1/3 C′1/4 57 （2）降解后聚乙烯醇的黏度测定数据表 室温：27℃ 大气压：101.25KPa Co=0.0208g/ml ηr ηsp C′ ηsp / ㏑ηr ㏑ηr/ C′ C′ 项目 1 溶剂 溶液 C′ 31 41 流出时间/s 测量值 2 3 31 42 38 37 35 34 31 41 39 37 35 34 平均值 t0=31 t1=41 t2=38 t3=37 t4=35 t5=34 1 1.32 1.23 1.19 1.13 1.10 0 0.32 0.23 0.19 0.13 0.10 0 0.67 0.50 0.40 0.33 0.29 0 0.48 0.46 0.47 0.39 0.35 0 0.28 0.21 0.17 0.12 0.10 0 0.42 0.42 0.42 0.36 0.34 C′=1/2 38 C′=1/3 36 C′=1/4 35 C′=1/5 35 （3）文献值 聚乙烯醇的水溶液在25℃时，a=0.76，K=0.02;在30℃时，a=0.64，K=0.0666;M为74800-79200. 3
6．参考文献 教师对实验方案设计的意见 签名： 年 月 日
粘度法测定聚乙烯醇的相对分子质量及其分子构型的确定
