凝固點(diǎn)降低法測定物質(zhì)的摩爾質(zhì)量實(shí)驗(yàn)改進(jìn)研究

張永娜

摘 要：借助實(shí)驗(yàn)試劑的優(yōu)化選擇與引進(jìn)凝固點(diǎn)測定軟件的方式對(duì)凝固點(diǎn)降低法測定物質(zhì)摩爾質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，并采用水作為溶劑實(shí)行摩爾質(zhì)量測定，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)保實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)。采用凝固點(diǎn)測定軟件的方式，促使實(shí)驗(yàn)的過程以電腦繪制方式展現(xiàn)，從而降低人為誤差，保障實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。對(duì)此，本文詳細(xì)分析凝固點(diǎn)降低法測定物質(zhì)的摩爾質(zhì)量實(shí)驗(yàn)改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：凝固點(diǎn)降低法 摩爾質(zhì)量實(shí)驗(yàn) 改進(jìn)

引言

為了有效解決凝固點(diǎn)降低法測定摩爾質(zhì)量實(shí)驗(yàn)中所存在的多個(gè)缺陷，需要從三個(gè)方面進(jìn)行改善。首先是從環(huán)保角度出發(fā)，尋找可以替代苯與萘的溶劑。其次是提高對(duì)實(shí)驗(yàn)過程溶液的溫度展現(xiàn)方式，過冷程度難以準(zhǔn)確控制的問題；最后是改善晶種選擇中所存在的問題，從而預(yù)防實(shí)驗(yàn)過程中濃度改變而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)偏差的問題。對(duì)此，探討凝固點(diǎn)降低法測定物質(zhì)的摩爾質(zhì)量實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法具備顯著教育意義。

一、實(shí)驗(yàn)裝置與方式的改進(jìn)

選擇多種試劑作為溶質(zhì)或溶劑，實(shí)行對(duì)比性實(shí)驗(yàn)方式，從中選擇出了水、尿素作為實(shí)驗(yàn)的測量對(duì)比系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)[1]。

1.凝固點(diǎn)測量內(nèi)管橡膠塞的改進(jìn)

在橡膠塞當(dāng)中鉆出一個(gè)小孔，并傳入到細(xì)鐵絲當(dāng)中，鐵絲的下段需要系上通過小孔可以上下移動(dòng)的小銅片，小銅片的具體大小為寬5mm，長2cm，在出現(xiàn)過冷的時(shí)候?qū)⑿°~片伸入到溶液當(dāng)中。實(shí)驗(yàn)裝置從下至上分別為可推拉銅片、手動(dòng)攪拌器以及感溫元件。

因?yàn)殂~片的導(dǎo)熱性能比較理想，可以在精確測定水凝固點(diǎn)的過程中，在粗側(cè)凝固點(diǎn)0.2℃的時(shí)候開始攪拌溶液并快速放入銅片，在銅片快速吸熱降溫之后，銅片周邊的水溫度會(huì)持續(xù)回聲，從而打破過冷水的亞穩(wěn)定問題，并促使水中有固體可以析出，其作用和投核的方式較為類似[2]。

2.以凝固點(diǎn)測定軟件的方式替代徒手繪制冷曲線的改進(jìn)

采用凝固點(diǎn)測定軟件的方式，在實(shí)驗(yàn)的過程中以軟件自動(dòng)測繪的方式實(shí)現(xiàn)同步繪制步冷曲線，從軟件中的步冷曲線直接觀察溶液當(dāng)中的冷卻問題，從而更好的控制溶液的過冷溫度，及時(shí)放入銅片。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果準(zhǔn)確度較高，因?yàn)椴恍枰藶橹饔^讀取數(shù)據(jù)，所以很大程度規(guī)避了人為誤差的影響。

二、實(shí)驗(yàn)方式

首先，在外桶溫度在零下6℃的鹽水冰水浴的環(huán)境之下繪制水與尿素水溶液的冷步曲線，冷布曲線詳情見圖1與圖2。

采用改進(jìn)之后的凝固點(diǎn)測定裝置，采用不同的溶劑以及溶質(zhì)實(shí)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方式，并采用電腦軟件的方式處理實(shí)驗(yàn)所獲得的結(jié)果。在對(duì)改進(jìn)之后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析之后發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)改進(jìn)之后的摩爾質(zhì)量試驗(yàn)效果更加理想。尤其是在尿素、蔗糖、葡萄糖的實(shí)驗(yàn)中，具體的溶劑使用效果會(huì)更加突出的展現(xiàn)出來。冰量較少的時(shí)候，如果采用投核法或改進(jìn)管常規(guī)測量法的方式，在高冷冷卻劑的條件之下溫度測量值會(huì)得到顯著提升，同時(shí)和水溫有著直接關(guān)系[3]。冷熱環(huán)境的溫度測量值存在較好的重現(xiàn)性規(guī)律效果，在冰量適中的時(shí)候，高溫冷卻劑的條件之下溫度的測量值和低溫冷卻劑的條件之下測量值相對(duì)比較相近，同時(shí)在冰量比較多的時(shí)候，兩種冷卻條件之下的溫度測量值會(huì)呈現(xiàn)出不規(guī)律性的返廠現(xiàn)象，這一現(xiàn)象在粗測凝固點(diǎn)或內(nèi)測量管壁上會(huì)形成殼狀結(jié)冰效果，所以實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象較為明顯。探討其原因，其主要是因?yàn)樵跍囟仍谒械姆植紶顟B(tài)，在攪拌狀態(tài)之下會(huì)直接影響固體、液體的平衡，在動(dòng)力學(xué)過程中的溫度狀態(tài)之下，冷卻劑的溫度和相變潛熱會(huì)直接影響體系的溫度變化曲線，從而影響溫度計(jì)的數(shù)值測量結(jié)果。

通過對(duì)上述結(jié)果可以總結(jié)出下列三點(diǎn)結(jié)論：1、采用不同試劑實(shí)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以通過上述的數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用苯作為溶劑時(shí)萘的摩爾質(zhì)量相對(duì)誤差達(dá)到了1.53%，而水作為溶劑測量尿素、蔗糖、葡萄糖的摩爾質(zhì)量時(shí)，實(shí)驗(yàn)的計(jì)算結(jié)果和理論值的數(shù)據(jù)相對(duì)誤差均低于1.53%，其中最低的誤差達(dá)到了0.50%。由此可見，對(duì)于凝固點(diǎn)測定系統(tǒng)而言水可以作為常用的溶劑；2、應(yīng)用電腦軟件繪制步冷曲線以及處理數(shù)據(jù)時(shí)，可以讓實(shí)驗(yàn)的精確度得到顯著提升，同時(shí)降低因?yàn)槿藶橐蛩囟鴮?dǎo)致的讀書誤差。從上述數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)值和理論值的相對(duì)誤差不會(huì)超過4.60%，并且尿素的摩爾質(zhì)量在誤差方面只有0.5%，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性較高，實(shí)驗(yàn)效果較為理想；3、水作為溶劑測量尿素摩爾質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)方式在重現(xiàn)性方面較為理想，這一項(xiàng)結(jié)論充分證明了本文所提出的實(shí)驗(yàn)方式可以作用在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有著較高的教學(xué)意義和價(jià)值。

結(jié)語

綜上所述，本研究所提出的關(guān)于凝固點(diǎn)降低法測定物質(zhì)摩爾質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方式，在實(shí)際操作方面有著較多的優(yōu)勢(shì)，例如實(shí)驗(yàn)速度快、操作簡單且容易實(shí)現(xiàn)、可以反復(fù)測量、重現(xiàn)性較好、實(shí)驗(yàn)過程無環(huán)境污染問題。

參考文獻(xiàn)

[1]賀炳慧，楊睿，田敏，等.食品用硅橡膠材料中低摩爾質(zhì)量環(huán)硅氧烷的測定[J].塑料工業(yè)，2017，45（1）：97-100.

[2]王福霞，曹瑾瑾，郭立偉.凝膠滲透色譜法測定甲基硅油的摩爾質(zhì)量及其分布[J].有機(jī)硅材料，2016，30（3）：233-235.

[3]陳哲，胡圣飛，張榮，等.聚丙烯/超高摩爾質(zhì)量聚乙烯釜壓發(fā)泡材料的研究[J].塑料工業(yè)，2016，44（11）：99-103.