1、華 南 師 范 大 學 實 驗 報 告學生姓名 平璐璐 學 號 20132401179 專 業 化學(師范) 年級、班級 13級一班 課程名稱 物理化學實驗 實驗項目 黏度法測定水溶性高聚物分子量 實驗類型 驗證設計綜合 實驗時間 2016 年 4 月 7 日 實驗指導老師 林曉明 實驗評分 1、 實驗目的1.測定多糖聚合物-右旋糖苷的平均分子量； 2.掌握用烏式黏度計測定黏度的原理和方法。2、 實驗原理 高聚物摩爾質量不僅反映了高聚物分子的大小，而且直接關系到它的物理性能。與一般的無機物或低分子的有機物不同，高聚物多是摩爾質量大小不同的大分子混合物，所以通常所測高聚物的分子量是一種統計的平均

2、分子量。 用粘度法測定的分子量稱“黏均分子量”記作 高聚物稀溶液的黏度（）是流體在流動時摩擦力大小的反映，這種流動過程中的內摩擦力主要有：純溶劑間的內摩擦，也就是純溶劑的粘度，記作0，高聚物分子與溶劑分子間的內摩擦，以及高聚物分子間的內摩擦。這三種內摩擦的綜合成為高聚物溶液的黏度 實驗證明，在相同溫度下，> 0，相對于溶劑，其溶液粘度增加的分數，稱為增比粘度，記作, 稱為相對粘度，即溶液粘度對溶劑粘度的相對值。 高聚物溶液的sp往往隨濃度增加而增大，為了便于比較，定義單位濃度的增比黏度sp/c為比濃黏度，定義lnsp/c為比濃對數黏度。當溶液溶液無限稀釋，高聚物分子彼此相隔甚遠，其相互作

3、用可以忽略不計。此時比濃粘度趨近于一個極限值，即： 稱為特性粘度，在足夠稀的溶液中,比濃黏度sp/c和比濃對數黏度lnsp/c與溶液的濃度有以下的關系（關系公式）： 實驗證明，當聚合物、溶劑和溫度確定以后，特性粘度的數值只與高聚物平均相對分子量有關，它們之間的半經驗關系可用方馬克-霍溫克方程（Mark-Houwin)來表示 為平均分子量（黏均分子量），K是比例常數，a是與分子形狀有關的經驗參數。K和a值與溫度、聚合物、溶劑性質有關，K值受溫度影響明顯，而a值主要取決于高分子在某溫度下，某溶劑中舒展的程度。K和a數值只能通過其它方法確定（如滲透壓法、光散射法等）。 本實驗采用毛細管法測定黏度，通

4、過測定一定體積的液體流經一定長度和半徑的毛細管所需時間而獲得。當液體在毛細管粘度計內因重力作用而流出時遵守泊肅葉（Poiseuille）公式：上式中： 為液體的粘度;為液體的密度;L為毛細管的長度;r為毛細管的半徑; t為V體積液體的流出時間;V為流經毛細管的液體體積; h為流過毛細管液體的平均液柱高度;m為毛細管末端校正的參數。泊肅葉（Poiseuille）公式： 對于某一只指定的粘度計而言，上式中許多參數是一定的，因此可以改寫成： 式中，B1，當流出的時間t在2min左右(大于100s)，該項可以忽略，即At 又因通常測定是在稀溶液中進行(C1×10-2g·cm-3)，

5、溶液的密度和溶劑的密度近似相等，因此可將r寫成 ： t為測定溶液粘度時液面從a刻度流至b刻度的時間；t0為純溶劑流過的時間。所以通過測定溶劑和溶液在毛細管中的流出時間，從上式求得r，再由外推法求，進而分別計算得到sp、lnsp/c、r/c值。 配置一系列不同濃度的高聚物稀溶液分別進行測定，以和 為同一縱坐標，對c作圖，得到兩條直線，分別外推至c=0處，兩條直線應該在y軸交匯于一點，截距即為A，從而得到。外推法求(值 烏氏黏度計3、 儀器與試劑烏氏黏度計 恒溫水浴 砂芯漏斗（3#） 吸濾瓶（250ml）抽氣泵 移液管（2ml、5ml、10ml）秒表 錐形瓶（100ml）容量瓶（50ml） 燒杯（

6、50ml）右旋糖苷（A.R） 4、 實驗步驟 （一）溶液的配置 用分析天平準確稱取2g右旋糖苷樣品，倒入預先洗凈的50ml燒杯中，加入約60ml蒸餾水，在水浴中加熱溶解至完全透明，取出自然冷卻至室溫，再將溶液移至100ml容量瓶中，并用蒸餾水稀釋至刻度。如溶液中有不溶物，則須用預先洗凈并烘干的3號砂芯漏斗過濾裝入錐形瓶中備用。 （二）黏度計的洗滌 先將黏度計用丙酮反復沖洗，使丙酮流過毛細管部分。 （三）測溶劑流出時間t0 本實驗采用烏氏黏度計，它由三根管四個球組成，A管、F球裝溶液，C管起平衡作用，B管、D球、E球、G球是粘度計的主體，D球和E球之間是一段毛細管，E球的上邊和下邊有兩道刻度線，

7、我們測定的就是液面流過這兩道刻度線所用的時間。 開啟恒溫水浴和攪拌器電源，調節恒溫水浴溫度為37。在黏度計的B管和C管的上端套上干燥清潔的乳膠管，將黏度計放入恒溫水浴中，在鐵架臺上調節好黏度計的垂直度和高度，使F球及其以下部分浸在水中，從A管加入10ml左右的蒸餾水，封閉C管，用洗耳球或針筒從B管將水吸至G球的中部，取下洗耳球或針筒，松開C管，此時水順毛細管流下，當液面流經刻度線a時，立刻按下秒表開始計時，液面到刻度線b時停止計時。記錄流經a、b之間所需的時間。重復三次，偏差小于0.2s，取平均值即為t0。（四）測溶液流出時間t 取出粘度計，傾去其中的水，用少量的無水酒精潤洗黏度計，連接到水泵

8、上讓酒精從毛細管中抽出，然后在烘箱中烘干。重新安裝好粘度計，用移液管取溶液10.0ml小心注入粘度計內（不要將溶液粘在黏度計的管壁上），恒溫5分鐘，在溶液恒溫過程中用溶液潤洗毛細管。測定溶液的流出時間t，同樣重復三次，偏差小于0.2s。依次分別小心加入2.0、3.0、5.0、10.0ml蒸餾水，按上述方法分別測定不同濃度時的t值。每次稀釋后都要將溶液在F球中充分攪勻。 5、 實驗記錄及數據處理1、 實驗數據及計算結果見下表（恒溫槽溫度：37）為了作圖方便，假定起始相對濃度是1，根據原理中的公式計算所得數據記錄如下表:室溫26.3大氣壓：1.0185×10-1MPa 項目流出時間t（s

9、） hrhhsphsp/clnhrlnhr/c測量值平均值123 溶劑：水114.38114.20114.43114.34 1 0 0 - -溶液C=1.0157.54157.35157.34157.411.37670.37670.37670.31970.3197C=5/6149.22149.32149.02149.191.30480.3048、0.36580.26600.3193C=2/3143.06142.90142.81142.921.25000.25000.37500.22310.3347C=0.5134.41134.12134.41134.311.17470.17470.34940.

10、16100.3220C=1/3127.62127.62127.41127.551.11550.11550.34650.10930.32792、作SP /c-c及lnr / c-c圖，并外推到c0求得截距，以截距除以起始濃度即得，由截距求出擬合直線方程Rlnr / c-c0.90224SP /c-cY=0.33955+0.00777X0.86736 外推c0，得截距A=0.3317，而c=20g/L,則特性濃度=A/c= 0.016585。6、 討論分析1、計算分子量 右旋糖苷水溶液的參數： 37時，K0.141cm3 /g，a0.46。則根據 ,代入數據可得M=3.17×104,通過

11、查閱文獻可知，右旋糖苷水溶液高聚物的相對分子質量為2×1044×104，在范圍內。2、結果分析與討論 高聚物相對分子質量是表征聚合物特征的基本參數之一，相對分子質量不同，高聚物的性能差異很大。本次實驗理論上應該得到兩條直線重合于一點。但由圖可知，直線線性很差，因此用外推法得到的相對分子量參考價值不大。 導致該結果的原因分析如下： 1.溶液濃度太稀，測定的T和T0很接近，導致sp 的相對誤差比較大； 2.高聚物分子鏈之間的距離隨著濃度的變化而變化，當濃度超過一定的限度時，高聚物溶液的SP /c或lnr / c與c的關系有可能不再呈線性。查閱相關資料知通常選用r =1.22.0

12、的濃度范圍，本次實驗最后兩組數據r均低于1.2，故偏差比較大。 3.恒溫水槽由于攪拌器的存在導致粘度計不能保持垂直，致使液體下流時間改變。 4.黏度計中的液體在毛細管中流動還受到其他因素的影響，比如傾斜度、重力加速度、毛細管內壁粗糙度、表面張力、動能改正等的影響，使得測出的流動時間有一定的誤差。7、 實驗注意事項1、高聚物在溶劑中溶解緩慢，配制溶液時必須保證其完全溶解，否則回影響溶液起始濃度，而導致結果偏低。2、粘度計必須潔凈，高聚物溶液中若有絮狀物不能將它移入粘度計中。3、本實驗溶液的稀釋是直接在粘度計中進行的，因此每加入一次溶劑進行稀釋時必須混合均勻，并抽洗E球和G球。4、溫度對黏度影響很

13、大，實驗過程中恒溫槽的溫度要恒定，溶液每次稀釋恒溫后才能測量。5、粘度計要垂直放置，實驗過程中不要振動粘度計，否則影響結果的準確性。8、 提問與思考1. 烏氏黏度計中的支管C有什么作用？除去支管C是否仍可以測黏度？答：烏氏粘度計由A、B、C三個支管構成，其中，A管是用來裝液體的，B管則是測量主件，可以測定液體定向流動一定距離的流動時間，C管則是使B管與大氣連通。當毛細管下端的液面下降，毛細管內流下的液體形成一個氣承懸液柱，液體流出毛細管下端后沿管壁流下，避免出口處形成湍流現象。或者是減少了a管液面升高對毛細管中液流壓力差帶來的影響。 除去C管仍可測定，但是要保證每次測量的體積都相同（不適用）。

14、烏氏粘度計由于有C管，故所加待測液的體積不用每次相同，即可以在黏度計中稀釋直接稀釋液體。若除去C管，液體下流時所受到的壓力差gh與管B中液面高度有關，故應保證每次測量的體積相同，也即是另一種黏度計奧氏粘度計，在本次實驗中是不適用的。如果沒打開C則流出的時間過長，測出的分子量偏大。 2. 評價粘度法測定高聚物相對分子質量的優缺點，指出影響準確測量結果的因素。答：優點：方便,不必要使用什么復雜的儀器,就可以粗略估計高聚物分子量大小,省時省力。 缺點：由于高聚物分子量并不是一個定值,而是一個分子量分布寬度,所以當測量時的一個很小誤差可能會對高聚物的分子量最終影響很大,特別是相對分子量低的物質.分子量

15、分布稍微寬點將導致Mark-Houwink方程不在適用.此時測量出來的高聚物的分子量誤差極大。而且高聚物一般不是一種物質,是一組分子量大小不同的一組物質,利用Mark-Houwink方程測量時的誤差會明顯增大,特別是自制低分子量高聚物時,有時Mark-Houwink方程完全不適用. 實驗要求嚴格，粘度計的干凈干燥度、溫度等均會帶來實驗誤差；適用的相對分子質量范圍為104-107；影響準確測定結果的因素：粘度計的干凈干燥度、恒溫程度度、溶液的濃度、時間的測定等。3. 粘度計的毛細管太粗太細各有何特點？ 答：烏氏粘度計的毛細管太粗的時候，流速過快，可能導致測的時間太快而未能及時反應，因而測出來的時間可能不準確；烏氏粘度計的毛細管太細，流速過慢，雖然讀數較為精確，但花費的時間也較長。所以，烏氏粘度計粗細應該適當。 4. 為什么用來求算高聚物的分子量？它和純溶劑粘度有無區別？答：特性黏度與純溶劑的黏度不一樣。溶劑分子與溶劑分子間的內摩擦是純溶劑的黏度，而特性黏度是溶液無限稀釋時的比濃黏度，還是存在高分子與溶劑分子間的摩擦的。根據高聚物分子量愈大，則它與溶劑間接觸表面也愈大，也即摩擦愈大，表現出來的特性黏度也愈大，從而可以從其特性黏度來測定高聚物分子量。 5.黏度