《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。
本書可作為化學(xué)類專業(yè)及化學(xué)近源專業(yè)的本科生教材,也可供相關(guān)專業(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)專業(yè)人才培養(yǎng)中有著非常重要的作用。近年來,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)部分主要來源于化工生產(chǎn)和教師科研領(lǐng)域的新成就,共編寫了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。
本教材的主要編寫分工如下:李楠(編寫工作的組織和統(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)。
在編寫過程中,編寫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)各位專家、同行和使用者不吝指正。
本教材的編寫得到了廣州大學(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 訪問學(xué)者
2007.07~2010.06 廣東省江門市五邑大學(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)際單位制中具有專門名稱的導(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