南京大学物化实验系列胶体电泳速度的测定

胶体电泳速度的测定

1 实验目的

1.1 掌握凝聚法制备Fe （OH ）3溶胶和纯化溶胶的方法

1.2 观察溶胶的电泳现象并了解其电学性质，掌握电泳法测定胶体电泳速度和溶胶ζ

电位的方法。

2 实验原理

溶胶是一个多相体系，其分散相胶粒的大小约在1nm ～1um 之间。由于本身的电离或

选择性地吸附择性地吸附一定量的离子以及其它原因所致，胶粒表面具有一定量的电荷；胶粒周围的介质分布着反离子。反离子所带电荷与

胶粒表面电荷符号相反，数量相等。整个溶胶体

系保持电中性。胶粒周围的反离子由于静电引力

和热扩散运动的结果形成了两部分——紧密层

和扩散层。紧密层约有一两个分子层厚。紧密吸

附在胶核去面上．而扩散层的厚度则随外界条件

(温度，体系中电解质浓度及其离子的价态等)而

改变，扩散层中的反离子符合玻兹曼分布。由于

离子的溶剂化作用，紧密层结合着一定数量的溶

剂分子，在电场的作用下，它和胶粒作为一个整体移动，而扩散层中的反离子则向相反的电极方

向移动。这种在电场作用下分散相粒子相对于分散介质的运动称为电泳。发生相对移动的界面称为切动面，切动面与液体内部的电位差称为电动电位或ζ电位，而作为带电粒子的胶粒表面与液体内部的电位差称为质点的表面电θ

?。

胶粒电泳速度除与外加电场的强度有关外，还与ζ电位的大小有关。面ζ电位不仅与测

定条件有关，还取决于胶体粒子的性质。

ζ电位是表征胶体特性的重要物理量之一，在研究胶体性质

及其实际应用有着重要意义。胶体体的稳定性与ζ电位有直接关

系，ζ电位绝对值越大，表明胶粒荷电越多，胶粒间排斥力越大，

胶体越稳定。反之则表明胶体越不稳定。当ζ电位为零时．胶体

的稳定性最差，此时可观察到胶体的聚沉。

本实验是在一定的外加电场强度下通过测定Fe(OH)3胶粒的

电泳速度然后计算出ζ电位。实验用拉比诺维奇-付其曼U 形电泳

仪，如图2所示。活塞2、3以下盛待测的溶胶，以上盛辅助液。

在电泳仪两极间接上电位差E （V ）后，在t （s ）时间内溶胶

界面移动的距离为D(m)，即胶粒电泳速度1()U m S - 为： D U t

相距为l(m)的电极间的电位梯读平均值1

()H V m - 为：

E H l

= 如果辅助液的电导率0L 与溶胶的电导率L 相差较大，则在整个电泳管内的电位降是不

均匀的，这时需用下式求H

0()k k E

H L l l l L =-+

式中k l 为溶胶两界面间的距离。

从实验求得胶粒电泳速度后，可按下式求出ζ(V)电位：

K U H

πη?ε= 式中K 为与胶粒形状有关的常数（对于球形粒子1022115.410K V s kg m ---=? ；对于

棒形粒子1022113.610K V s kg m --=? ，本实验胶粒为棒形）

；η为介质的粘度（11kg m s -- ）

；ε为介质的介电常数。

3 仪器与药品

直流稳压电源1台；电导率仪1台；电泳仪1个；铂电极2个。

三氯化铁（化学纯）；棉胶液（化学纯）

实验步骤

4.1 Fe(OH)3溶胶的制备将0.5g 无水FeCl 3溶于20mL 蒸馏水中，在搅拌的情况下将

上述溶液滴入200mL 沸水中（控制在4min ～5min 内滴完），然后再煮沸

1min~2min ，即制得Fe(OH)3溶胶。

4.2 珂珞酊袋的制备将约20mL 棉胶液倒入干净的250mL 锥形瓶内，小心转动锥形

瓶使瓶内壁均匀铺展一层液膜，倾出多余的棉胶液，将锥形瓶倒置于铁圈上，待

溶剂挥发完（此时胶膜已不沾手），用蒸馏水注入胶膜与瓶壁之间，使胶膜与瓶

壁分离，将其从瓶中取出，然后注入蒸馏水检查胶袋是否有漏洞，如无，则浸入

蒸馏水中待用。

4.3 溶胶的纯化将冷至约50℃的Fe （OH ）3溶胶转移倒珂珞酊袋，用约50℃的蒸

馏水渗析，约10min 换水1次，渗析5次。

4.4 将渗析好的Fe(OH)3溶胶冷至室温，测其电导率，用0.1mol/L KCl 溶液和蒸馏水

配制与溶胶电导率相同的辅助液。

4.5 测定Fe(OH)3的电泳速度

a) 用洗液和蒸馏水把电泳仪洗干净(三个活塞均需涂好凡士林)。

b) 用少量Fe(OH)3溶胶洗涤电泳仪2次～3次，然后注入Fe(OH)3溶胶直至胶液

面高出活塞2、3少许，关闭该两活塞．倒掉多余的溶胶。

c) 用蒸馏水把电泳仪活塞2、3以上的部分荡冼千净后在两管内注入辅助液至支

管口，并把电泳仪固定在支架上．

d) 如图2将两铂电极插入支管内并连接电源．开启活塞4使管内两辅助液面等

高，关闭活塞4，缓缓开启活塞2、3(勿使溶胶液面搅动)。然后打开稳压电源．将

电压调至150V ，观察溶胶液面移动现象及电极表面现象．记录30min 内界面

移动的距离：用绳子和尺子量出两电极间的距离．

5 数据记录与处理

5.1 原始数据记录

5.2 数据计算：

电泳速度：60.01407.7810/1800D m U m s t s

==? 平均电位梯度：149.8238.2/0.6290E V H V m l m === ζ电位：

V ms Vm

s kgm m kg s V u 21611

131********.41078.72.23810.80100019.114.3106.3---------?=???????=H K =επηξ 胶体向负极迁移（胶体液面上升的一面），所以胶粒带正电荷。

电极反应：正极：222H e H +-+=

负极：222Cl e Cl ---=

6 思考题

6.1 电泳速度与哪些因素有关？

答：胶体粒子的电泳速度与粒子所带的电量及外加电势梯度、分散介质的介电常

数成正比，而与分散介质的粘度及胶粒的大小成反比。实验还证明，若溶胶中加

入电解质，则对电泳会有显著的影内。随着外加电解质的增加，电泳速度常会降

低以至变成零。胶体的电泳速度还与溶剂中电解质的种类、离子强度以及pH 值、

温度等因素有关。对于两性电解质，如蛋白质，在其等电点处，在外加电场中粒

子不移动，不发生电泳现象，而在等电点前后粒子向相反的方向移动。

6.2 写出FeCl 3水解反应式。解释Fe(OH)3胶粒带何种电荷取决于什么因素。

3233()3FeCl H O Fe OH HCl ++

胶粒带何种电荷主要取决于胶粒内界吸附的粒子所带的电荷。而这又与粒子本身

的性质和溶胶制备条件有关。本实验中在酸性条件下胶粒的吸附粒子为FeO +等。

本实验中所采用的胶体制备方法得到的是胶粒直径有一定范围的胶体。

6.3 说明反离子所带电荷符号及两电极上的反应。

答：因为实验中观察到胶粒向负极方向电泳，所以反离子带负电荷，为氯离子。电极反应式为：

正极：222H e H +-+= 负极：2242O e O H =-++

H 4

6.4 选择和配制辅助液有何要求。

答：辅助液最好用该胶体的超滤液。要求辅助液中正负离子迁移速率尽量接近，常用氯化钾作辅助液，因为钾离子与氯离子的迁移速率基本相同；要求辅助液的电导率与胶体的电导率相同，这是为了避免因界面处电场强度突变造成两臂界面移动速度不等产生界面模糊；温度与溶胶相同，以避免热对流；要求辅助液不会与溶胶有化学作用且为无色或浅色液体。

7 讨论

7.1 实验注意事项：

7.1.1 在制备珂罗酊袋时，加水的时间应适中，如加水过早，因胶膜中的溶剂还未

完全挥发掉，胶膜呈乳白色，强度差不能用。如加水过迟，则胶膜变干、脆，不易取出且易破。

7.1.2 溶胶的制备条件和净化效果均影响电泳速度。制胶过程应很好控制浓度、温

度、搅拌和滴加速度。渗析时应控制水温，常搅动渗析液，勤换渗析液。这样制备得到的溶胶胶粒大小均匀，胶粒周围的反离子分布趋于合理，基本形成热力学稳定态，所得的ζ电位准确，重复性好。

7.1.3 渗析后的溶胶必须冷至与辅助液大致相同的温度（室温），以保证两者所测

得的电导率一致，同时避免打开活塞时产生热对流而破坏溶胶界面。

7.1.4 Fe(OH)3溶胶也可用化学凝宪法制备。方法是直接用FeCl 3在沸水中水解。

水解制备的溶胶，需经长时间的渗析，才能应用于测定ζ电位。而本实验的胶溶法，速度快，溶胶稳定，缺点是条件控制不当，有时会导致颗粒过大。

7.1.5 本实验所采用的是简易电泳仪，操作时要特别小心，不能搅乱溶胶和辅助液

的分界面，对于分界面不清楚或没有颜色的溶胶，应用时应特别注意，最好改用其它的电泳仪。

7.1.6 辅助液的电导要与溶胶相等或相近，同时辅助液的离子组成对胶体的电泳速

度有影响。如果辅助液选择不当，则U 型管内溶胶与辅助液的界面在一臂中

下降的速度不等于另一臂中上升的速度，界面就会被冲毁而变得不明显。最

好的辅助液是该胶体溶液的超滤液。本实验中用电导和溶胶相同的KCl溶液

作辅助液，能得到清晰的移动面。

7.2实验中可能出现的故障及排除方法

7.2.1故障：辅助液与胶体界面不清晰。

原因及处理方法：。2.拉比诺维奇-付其曼U形电泳仪中活塞的直径小于管

径，则流动时在活塞孔处流速加大，胶体界面就会搅乱而不清。更换活塞

使活塞的直径与U形管管径相同。3.辅助液的电导率或温度与溶胶的差别

太大。

7.2.2故障：U形管内溶胶与辅助液的界面在一臂中下降的速度不等于在另一臂中

上升的速度。

原因及处理方法：1.溶胶纯化的程度低，溶胶电导率过大。（可以向溶液中

加入一定量的尿素，消除低分子的影响）2.辅助液选择不当，以KCl作为

辅助液比NaCl、HCl为好。最好的辅助液是该胶体溶液的超滤液。3.溶胶

的浓度过大或生成的溶胶颗粒大小和形状差别大造成电泳速度的不同。为

了减少测定误差，可取电泳速度的平均值，代入公式计算ξ电势。

7.2.3. 故障：实验测得ξ的电势数值偏大。

原因及处理方法：1.辅助液的pH值太小（pH<4）。2.在制备Fe(OH)3溶胶时，

FeCl3的浓度太大。3.电泳时外加电压太大，一般应控制在70—220V之间。

7.3电泳在生命科学方面的应用

随着生命科学和基因工程研究发展，DNA测序越来越重要，人类基因组计划在l5年内完成人染色体36亿对碱基对的测序工作。DNA片段有一定电荷大小和不同的分子

量，通常采用筛分机制进行毛细管电泳分离。DNA 测序时，三磷酸双脱氧核苷酸终止

反应产生的DNA序列片段被送至筛分电泳分离，并用自动X光计或激光诱导荧光计进行

检测，最后将原始数据汇集整理成完整的序列。过去，DNA 测序主要用平板凝胶电泳，

费时费力、分析容量低、提供信息少。现在毛细管电泳法成为最主要的方法。与普通

电泳相比，CE具有许多优势，表现为：①灵敏度高：常用的紫外检测器的检测限可达

l0－１３～10－１５ mol，激光诱导荧光器则达10－１８～10－２１mol；②高效、快速：毛细管

内径很小，比表面积很大，散热效率高，焦耳热的影响大大减少；因此可施加高电场，

从而大大提高了分析速度和分辨率；③样品少：只需nL级的进样量；④在线检测：毛

细管上开一检测窗口，可直接柱上检测；⑤自动化程度高：操作全部自动化，减少了

实验重复中的误差。微机处理分析数据，可对电泳图谱中各组分进行定量和比较分析。

因此CE是DNA测序的一项主要工具

8．参考文献

[1]高明国，范国康Fe(OH)3胶体电泳实验的两则改进太原科技2003 年第1 期

[2]钱亚兵, 袁红霞, 鲍正荣Fe(OH)3胶体电泳实验再探索实验与创新思维2002 年,第12 期

[3]黄桂萍,万东北,胡跃华Fe(OH)3溶胶及其纯化半透膜制备的探讨赣南师范学院学报2003 年第六期

[4]钟玉贞氢氧化铁胶体电泳方法的探讨和改进四川教育学院学报1994年4月

[5]施巧芳，张景辉，花蓓氢氧化铁溶胶电泳实验再探索化学教育2005年第6期

南京大学《物理化学》每章典型例题

第一章热力学第一定律与热化学例题1 1mol 理想气体于27℃ 、101325Pa 状态下受某恒定外压恒温压缩到平衡，再由该状态恒容升温到97 ℃ ，则压力升到。求整个过程的W 、Q 、△U 及△H 。已知该气体的C V ，m 恒定为? ?K -1 。解题思路：需先利用理想气体状态方程计算有关状态： (T 1=27℃, p 1=101325Pa ，V 1)→(T 2=27℃, p 2=p 外=，V 2=) →(T 3=97℃, p 3=，V 3= V 2) 例题2水在 -5℃ 的结冰过程为不可逆过程，计算时要利用0℃ 结冰的可逆相变过程，即 H 2O （l ，1 mol ，-5℃ ，θ p ） s ，1 mol ，-5℃，θ p ） ↓△H 2 ↑△H 4 H 2O （l ，1 mol ， 0℃，θp ）（s ，1 mol ，0℃，θ p ） ∴ △H 1=△H 2＋△H 3＋△H 4 例题3 在时，使 5.27 克的甲醇(摩尔质量为32克) 在弹式量热计中恒容燃烧，放出的热量。忽略压力对焓的影响。 (1) 计算甲醇的标准燃烧焓 θ m c H ?。 (2) 已知时 H 2O(l) 和CO 2(g)的标准摩尔生成焓分别为－ kJ·mol －1 、－ kJ·mol －1 ，计算CH 3OH(l)的θ m f H ?。 (3) 如果甲醇的标准蒸发焓为 ·mol －1 ，计算CH 3OH(g) 的θ m f H ?。解：(1) 甲醇燃烧反应：CH 3OH(l) + 2 3 O 2(g) → CO 2(g) + 2H 2O(l) Q V =θ m c U ?=－ kJ/32)mol =－ kJ·mol －1 Q p =θ m c H ?=θ m c U ?+ ∑RT v )g (B = (－－×××10－3 )kJ·.mol －1

南京大学近代物理实验2017版

南京大学近代物理实验2017版篇一：南京大学-法拉第效应法拉第效应 (南京大学物理学院江苏南京 210000) 摘要：平面偏振光穿过介质时，如果在介质中沿光的传播方向加上一个磁场，就会观察到光经过样品后光的振动面转过一个角度，也就是磁场使介质具有了旋光性，这种现象称为法拉第效应。本实验通过测量不同磁场下的法拉第转角，计算出介质的费尔德常数。关键词：法拉第效应；法拉第转角；费尔德常数；旋光性一、实验目的 1.了解法拉第效应的经典理论。 2.初步掌握进行磁光测量的方法。二、实验原理 1.法拉第效应实验表明，偏振面的磁致偏转可以这样定量描述：当磁场不是很强时，振动面旋转的角度θF与光波在介质中走过的路程l及介质中的磁感应强度在光的传播方向上的分量BH成正比，这个规律又叫法拉第_费尔得定律。 (1) 比例系数V由物质和工作波长决定，表征着物质的磁光特性，这个系数称为费尔得(Verdet)常数，它与光频和温度有关。几乎所有的

物质(包括气体液体固体)都有法拉第效应，但一般都很不显著。不同物质的振动面旋转的方向可能不同。一般规定：旋转方向与产生磁场的螺线管中电流方向一致的，叫正旋（V>0），反之叫负旋（V篇二：法拉第效应南京大学法拉第效应引言 1845年，英国科学家法拉第在探究电磁现象和光学现象之间的关系时发现：当一束平面偏振光穿过介质时，如果在介质中沿光的传播方向加上一个磁场，就会观察到光经过样品后光的振动面转过一个角度，也即磁场使介质居于了旋光性，这种现象后来就称为法拉第效应。法拉第效应有许多方面的应用，它可以作为物质结构研究的手段，如根据结构不同的碳氢化合物其法拉第效应的表现不同来分析碳氢化合物导体物理的研究中，它可以用来测量载流子得得有效质量、迁移率和提供能带结构的信息；在激光技术中，利用法拉第效应的特性，制成了光波隔离、光频环形器、调制器等；在磁学测量方面，可以利用法拉第效应测量脉冲磁场。实验原理 1.法拉第效应实验表明，偏振面的磁致偏转可以这样定量描述：当磁场不是很强时，振动面旋转的角度θF与光波在介质中走过的路程l及磁感应强度在光的传播方向上的分量BH成正比，这个规律又叫法拉第—费

物理化学实验(南京大学出版社)课后思考题总结

物理化学实验（南京大学出版社）课后思考题总结——网络收集仅供参考液体饱和蒸汽压的测定----静态法课内思考题： 1答：分情况，测定过程中溶剂挥发溶液的浓度发生变化，则不能测;但是对于难溶物的饱和溶液或者恒沸物等可以使用本方法测定。 2答：蒸汽温度越高相对的测量器具温度同样会升高从而改变测量器具的物理特性使测量器具内部金属硬度降低延展性增加等等从而使测量值改变燃烧热的测定 1实验中哪些是体系？哪些是环境？实验过程中有无热损耗？这些热损耗对实验结果有无影响？答：内桶和氧弹作为体系，而外桶作为环境。实验过程中有热损耗，有少量热量从内桶传到外桶，使得内桶水温比理论值低，而使得燃烧焓偏低。 2水桶中的水温为什么要选择比外筒水温低？低多少合适？为什么？答案：为了减少热损耗，因反应后体系放热会使内筒的温度升高，使体系与环境的温度差保持较小程度，体系的热损耗也就最少。低1度左右合适，因这个质量的样品燃烧后，体系放热会使内筒的温度升高大概2度左右，这样反应前体系比环境低1 度，反应后体系比环境高1 度，使其温差最小，热损耗最小。 3找找总会有。（1）实验过程中搅拌太慢或太快；（2）引火丝和药片之间的距离; (3)药片没有干燥；（4）搅拌时有摩擦；（5）压片时或松或紧应从以上方面考虑，实验过程中匀速搅拌，引火丝和药片之间的距离要小于5mm或接触，但不能碰到燃烧皿，记住药片一定要干燥，保证燃烧完全，搅拌式不能有摩擦，而且压片时，压力要适中等等。 T----X图 1蒸馏器中收集气相冷凝液的袋状部的大小对结果有何影响？答：若冷凝管下方的凹形贮槽体积过大，则会贮存过多的气相冷凝液，其贮量超过了热相平衡原理所对应的气相量，其组成不再对应平衡的气相组成，因此必然对相图的绘制产生影响。 2该实验中，测定工作曲线时折射仪的恒温温度与测定样品时折射仪的恒温温度是否需要保持一致？为什么？答：因溶液的折射率是温度的函数，温度不同，折射率不同，因此，二者的温度必须一致。 3过热现象对实验产生什么影响？如何在实验中尽可能避免？答：如果产生过热现象，会使液相线上移，相区变窄；可通过加入沸石的方法消除，加入时，应少量多次，防止沸石失效。成。另外，气相和液相取样量较多，也影响溶液的组成。 4本实验的误差主要来源有哪些？答：组成测量：(1)工作曲线；(2)过热现象、分馏效应；(3)取样量。温度测量：(1)加热速度；(2)温度计校正。蔗糖水解速率常数的测定 1蔗糖的转化速率常数k 与哪些因素有关？答：温度、催化剂浓度。 2在测量蔗糖转化速率常数的，选用长的旋光管好？还是短的旋光管好？答：选用较长的旋光管好。根据公式〔α〕＝α×1000/Lc，在其它条件不变情况下，L越长，α越大，则α的相对测量误差越小。 3如何根据蔗糖、葡萄糖和果糟的比旋光度计算α0和α∞? 答：α0＝〔α蔗糖〕D t℃L[蔗糖]0/100 α∞＝〔α葡萄糖〕D t℃L[葡萄糖]∞/100＋〔α果糖〕D t℃L[果糖]∞/100 式中：[α蔗糖]D t℃，[α葡萄糖]D t℃，[α果糖]D t℃分别表示用钠黄光作光源在t℃时蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度，L(用dm表示)为旋光管的长度，[蔗糖]0为反应液中蔗糖的初始浓度，[葡萄糖]∞和[果糖]∞表示葡萄糖和果糖在反应完成时的浓度。设t＝20℃L=2 dm [蔗糖]0=10g/100mL 则： α0＝66.6×2×10/100＝13.32° α∞＝×2×10/100×（52.2-91.9）＝－3.94° 4、试分析本实验误差来源？怎样减少实验误差？答：温度、光源波长须恒定、蔗糖溶液要现用现配。 1、实验中，为什么用蒸馏水来校正旋光仪的零点？在蔗糖转化反应过程中，所测的旋光度αt 是否需要零点校正？为什么？答：(1)因水是溶剂且为非旋光性物质。 (2)不需，因作lg(αt-α∞)～t 图，不作零点校正，对计算反应速度常数无影响。 2、蔗糖溶液为什么可粗略配制？答：因该反应为(准)一级反应，而一级反应的速率常数、半衰期与起始浓度无关，只需测得dC/dt 即可。 4、试分析本实验误差来源？怎样减少实验误差？答：温度、光源波长须恒定、蔗糖溶液要现用现配。 BZ振荡 1．影响诱导期的主要因素有哪些？答：影响诱导期的主要因素有反应温度、酸度和反应物的浓度。温度、酸度、催化剂、离子活性、各离子的浓度2．本实验记录的电势主要代表什么意思？与Nernst方程求得的电位有何不同？答：本实验记录的电势是Pt丝电极与参比电极（本实验是甘汞电极）间的电势,而Nernst方程求得的电位是电极相对于标准电极的电势，它反映了非标准电极电势和标准电极电势的关系。 ()℃ 果糖 ℃ 葡萄糖〕 α 〕〔α 蔗糖 t D t D 0[ 100 ] L[ 2 1 + =

南京大学物化上册主要公式及使用条件

第一章气体的pVT 关系 1. 理想气体状态方程式或式中p ，V ，T 及n 单位分别为Pa ，m 3，K 及mol 。称为气体的摩尔体积，其单位为m 3 · mol -1。 R =8.314510 J · mol -1 · K -1，称为摩尔气体常数。此式适用于理想气体，近似地适用于低压的真实气体。 2. 气体混合物（1）组成摩尔分数 y B (或x B ) = 体积分数式中为混合气体总的物质的量。表示在一定T ，p 下纯气体A 的摩尔体积。为在一定T ，p 下混合之前各纯组分体积的总和。（2）摩尔质量式中为混合气体的总质量，为混合气体总的物质的量。上述各式适用于任意的气体混合物。（3）式中pB 为气体B ，在混合的T ，V 条件下，单独存在时所产生的压力，称为B 的分压力。为B 气体在混合气体的T ，p 下，单独存在时所占的体积。 3. 道尔顿定律 p B = y B p ，适用于任意气体。适用于理想气体 4. 阿马加分体积定律此式只适用于理想气体。 nRT RT M m pV ==)/(RT n V p pV ==)/(m m /V V n =∑A A B /n n /y B m,B B * =V ?∑*A V y A m ,A ∑A A n A m,* V ∑* A A m ,A V y ∑∑∑===B B B B B B B mix //n M n m M y M ∑=B B m m ∑=B B n n V V p p n n y ///B B B B * ===*B V ∑=B B p p V RT n p /B B =V RT n V /B B =*

南京大学物理化学下册(第五版傅献彩)复习题及解答

第八章电解质溶液

第九章 1.可逆电极有哪些主要类型?每种类型试举一例，并写出该电极的还原反应。对于气体电极和氧化还原电极在书写电极表示式时应注意什么问题? 答：可逆电极有三种类型： (1)金属气体电极如Zn(s)|Zn2+ (m) Zn2+(m) +2e- = Zn(s) (2)金属难溶盐和金属难溶氧化物电极如Ag(s)|AgCl(s)|Cl-(m)， AgCl(s)+ e- = Ag(s)+Cl-(m) (3)氧化还原电极如：Pt|Fe3+(m1),Fe2+(m2) Fe3+(m1) +e- = Fe2+(m2) 对于气体电极和氧化还原电极，在书写时要标明电极反应所依附的惰性金属。 2.什么叫电池的电动势?用伏特表侧得的电池的端电压与电池的电动势是否相同?为何在测电动势时要用对消法? 答：正、负两端的电势差叫电动势。不同。当把伏特计与电池接通后，必须有适量的电流通过才能使伏特计显示，这样电池中发生化学反应，溶液浓度发生改变，同时电池有内阻，也会有电压降，所以只能在没有电流通过的情况下才能测量电池的电动势。 3.为什么Weslon标准电池的负极采用含有Cd的质量分数约为0.04~0.12的Cd一Hg齐时，标准电池都有稳定的电动势值?试用Cd一Hg的二元相图说明。标准电池的电动势会随温度而变化吗? 答：在Cd一Hg的二元相图上，Cd的质量分数约为0.04~0.12的Cd一Hg齐落在与Cd一Hg固溶体的两相平衡区，在一定温度下Cd一Hg齐的活度有定值。因为标准电池的电动势在定温下只与Cd一Hg齐的活度有关，所以电动势也有定值，但电动势会随温度而改变。 4.用书面表示电池时有哪些通用符号?为什么电极电势有正、有负？用实验能测到负的电动势吗？答：用“|”表示不同界面，用“||”表示盐桥。电极电势有正有负是相对于标准氢电极而言的。不能测到负电势。5.电极电势是否就是电极表面与电解质溶液之间的电势差?单个电极的电势能否测量?如何用Nernst方程计算电极的还原电势?

南京大学-X射线荧光光谱分析实验报告

X 荧光分析一．实验目的 1．了解能量色散 X 荧光分析的原理、仪器构成和基本测量、分析方法。 2．验证莫塞莱定律，并从实验推出屏蔽常数。 3．研究对多道分析器的定标，以及利用 X 荧光分析测量位未知样品成分及相对含量的方法。二．实验原理以一定能量的光子、电子、原子、粒子或其它离子轰击样品，将物质原子中的内壳层电子击出，产生电子空位，原子处于激发态。外壳层电子向内壳层跃迁，填补内壳层电子空位，同时释放出跃迁能量，原子回到基态。跃迁能量以特征X 射线形式释放，或能量转移给另一个轨道电子，使该电子发射出来，即俄歇电子发射。测出特征 X 射线能谱，即可确定所测样品中元素种类和含量。特征曲线 X 射线根据跃迁后电子所处能级可以分为 ,,K L M 系等；根据电子跃迁前所在能级又可分为L L K K K ,,,,等不同谱线。特征X 谱线的的能量为两壳层电子结合能之差。因此，所有元素的,K L 系特征X 射线能量在几千电子伏到几十千电子伏之间。 X 荧光分析中激发X 射线的方式一般有三种：（1）用质子、α粒子等离子激发（2）用电子激发；（3）用 X 射线或低能射线激发。我们实验室采用 X 射线激发（XIX 技术），用放射性同位素作为激发源的 X 光管。

和非相干散射（康普顿散射），这些散射光子进入探测器，形成 XIX 分析中的散射本底。另外，样品中激发出的光电子又会产生轫致辐射，但这产生的本底比散射光子本底小得多，且能量也较低，一般在 3keV 以下。所以XIX 能谱特征是：特征X 射线峰叠加在散射光子峰之间的平坦的连续本底谱上。如图1能谱示意图所示。图一：能谱示意图测量特征 X 射线常用Si Li 探测器，它的能量分辨率高，适用于多元素同时分析，也可选用 Ge Li 或高纯Ge 探测器，但均价格昂贵。在 X 荧光分析中，对于轻元素（一般指45Z 的元素）通常测其KX 射线，对于重元素（45 Z 的元素），因其KX 射线能量较高且比 LX 射线强度弱，常测其LX 射线，这样测量的特征 X 射线能量一般在 20keV 以下。正比计数管在此能量范围，探测效率较高，其能量分辨率虽比 Si Li 探测器差，但远好于NaI TI 闪烁探测器，质量好的正比管 5.89keV 处分辨率优于15%，能满足学生实验的需要。

物理化学公式集(傅献彩_南京大学第5版)

热力学第一定律功：δW ＝δW e ＋δW f （1）膨胀功 δW e ＝p 外dV 膨胀功为正，压缩功为负。（2）非膨胀功δW f ＝xdy 非膨胀功为广义力乘以广义位移。如δW （机械功）＝fdL ，δW （电功）＝EdQ ，δW （表面功）＝rdA 。热 Q ：体系吸热为正，放热为负。热力学第一定律： △U ＝Q —W 焓 H ＝U ＋pV 理想气体的内能和焓只是温度的单值函数。热容 C ＝δQ/dT （1）等压热容：C p ＝δQ p /dT ＝（?H/?T ）p （2）等容热容：C v ＝δQ v /dT ＝（?U/?T ）v 常温下单原子分子：C v ，m ＝C v ，m t ＝3R/2 常温下双原子分子：C v ，m ＝C v ，m t ＋C v ，m r ＝5R/2 等压热容与等容热容之差：（1）任意体系 C p —C v ＝[p ＋（?U/?V ）T ]（?V/?T ）p （2）理想气体 C p —C v ＝nR 理想气体绝热可逆过程方程： pV γ＝常数 TV γ-1＝常数 p 1-γT γ＝常数 γ＝C p / C v 理想气体绝热功：W ＝C v （T 1—T 2）＝1 1 －γ（p 1V 1—p 2V 2）理想气体多方可逆过程：W ＝1 nR －δ（T 1—T 2）热机效率：η＝ 2 1 2T T T －冷冻系数：β＝－Q 1/W 可逆制冷机冷冻系数：β＝ 1 21 T T T －焦汤系数： μJ －T ＝H p T ???? ????＝－()p T C p H ?? 实际气体的ΔH 和ΔU ： ΔU ＝dT T U V ??? ????＋dV V U T ??? ???? ΔH ＝dT T H P ??? ????＋dp p H T ? ??? ???? 化学反应的等压热效应与等容热效应的关系：Q p ＝Q V ＋ΔnRT 当反应进度 ξ＝1mol 时， Δr H m ＝Δr U m ＋∑B B γRT 化学反应热效应与温度的关系：()()()dT B C T H T H 2 1 T T m p B 1m r 2m r ? ∑??，＋＝γ 热力学第二定律

南京大学物化实验系列BZ振荡反应

南京大学物化实验系列BZ振荡反应南京大学化学化工学院物理化学实验教案邱金恒 BZ振荡反应一(实验目的及要求 1. 了解Belousov-Zhabotinsli反应的基本原理。 2. 初步理解自然界中普遍存在的非平衡非线性问题。二(教学提问 1(什么是非平衡非线性原理,什么是耗散结构, 2(BZ体系由那些物种构成,振荡的控制物种是什么, 3(配制溶液过程中，要注意那些问题, 4(温度与诱导时间的关系如何, 二(实验原理 1(自催化反应在给定条件下的反应体系，反应开始后逐渐形成并积累了某种产物或中间体，这些产物具有催化功能，使反应经过一段诱导期后出现大大加速的现象，这种作用称为自(动)催化作用。其特征之一是存在着初始的诱导期。大多数自动氧化过程都存在自催化作用。油脂腐败，橡胶变质以及塑料制品的老化均属于包含链反应的自动氧化过程，反应开始进行很慢，但都被其所产生的自由基所加速。 2(化学振荡有些自催化反应有可能使反应体系中某些物质的浓度随时间(或空间)发生周期性的变化，即发生化学振荡，而化学振荡反应的必要条件之一是该反应必须是自催化反应。化学振荡现象的发生必须满足如下几个条件:(1)反应必须是敞开体系且远

离平衡态，即?Grm为较负的值。(2)反应历程中应包含自催化的步骤。(3)体系中必须能有两个准定态存在。曾经提出过不少模型来研究化学振荡的反应机理，下面介绍洛特卡(Lotka),沃尔特拉(Voltella)的自催化模型。 dA[]k1(1) A+X 2X r=,=k[A][X] ,,,11dt dX[]k2(2) X+Y 2Y r=,=k[X][Y] ,,,22dt dE[]k3(3) Y E r= = k[Y] ,,,33dt 其净反应是A E。对这一组微分方程求解得: ,,, k[X],kln[X]+ k[Y]+ k[A]ln[Y]=常数 2321 这一方程的具体解可用两种方法表示，一种是用[X]和[Y]对t作图，如图1，其浓度随时间呈周期性变化;另一种是以[X]对[Y]，得反应轨迹曲线，如图2，为一封闭椭圆曲线。反应轨迹曲线为封闭曲线，则X和Y的浓度就能沿曲线稳定地周期变化，反应变呈振荡现象。 1 南京大学化学化工学院物理化学实验教案邱金恒图1 [X]和[Y]随时间的周期性变化图2 反应轨迹曲线中间产物X、Y(它们同时也是反应物)的浓度的周期性变化可解释为:反应开始时其速率可能并不快，但由于反应(1)生成了X，而X又能自催化反应(1)，所以X

南京大学08级近代物理实验二(大四上学期)]2.4塞曼效应

塞曼效应 1.实验目的 1.1.掌握塞曼效应理论,测定电子的荷质比,确定能级的量子数和朗德因子,绘出跃迁的能级图。 1.2.掌握法布里—珀罗标准具的原理和使用。 1.3.观察塞曼效应现象，并把实验结果和理论结果进行比较，同时了解使用CCD及多媒体计算进行实验图像测量的方法。 2.实验仪器研究塞曼效应的实验仪器包括：电磁铁，汞灯，会聚透镜，偏振片，透射干涉滤光片，法布里-珀罗标准具，望远镜，CCD图像传感器及镜头，汞灯电源，磁铁电源，多媒体计算机和图像卡。将这些仪器按照图5-1组装后即可用于与实验。图5-1 塞曼效应实验装置示意图在本实验中，于电磁铁的两极之间放上一支水银辉光放电灯，用交流电源220v通过自耦变压器接电灯变压器点燃放电管。自耦变压器用来调节放电管的电流强度。实验中把自耦变压器调节到75V上。电磁铁用直流稳压电源供电，电流与磁场的关系可用高斯计进行测量，使用电磁铁时要先接通冷却水，然后慢慢调节自耦变压器，使磁场电流缓慢达到5A。注意磁场电流不准超过5A，以免电磁铁电源烧坏。多媒体计算机采用Pentium-133以上机型，加装视频多媒体组件，工作于32 位Windows 操作环境。视频多媒体组件的核心是多媒体图像采集卡，可将输入的PAL或NTSC制视频信号解码并转换为数字信息，此信息可用于在计算机显示器上同步显示所输入的电视图像，并可作进一步的分析处理。本实验中用CCD作为光探测器，通过图像卡使F- P标准具的干涉花样成像在计算机显示器上，实验者可使用本实验专用的实时图像处理软件读取实验数据。 3.实验原理 3.1.塞曼效应简介当光源放在足够强的磁场中时，所发出的光谱线都分裂成几条，条数随能级的类别而不同，而分裂后的谱线是偏振的，这种现象被称为塞曼效应。塞曼效应证实了原子具有磁距和空间取向量子化的现象。塞曼效应分为正常塞曼效应和反常塞曼效应。正常塞曼效应是指那些谱线分裂为三条，而且两边的两条与中间的频率差正好等于 4eB mc ，对于这种现象，经典理论可以给予很好的解释。

南京大学物化实验系列胶体电泳速度的测定

胶体电泳速度的测定 1 实验目的 1.1 掌握凝聚法制备Fe （OH ）3溶胶和纯化溶胶的方法 1.2 观察溶胶的电泳现象并了解其电学性质，掌握电泳法测定胶体电泳速度和溶胶ζ 电位的方法。 2 实验原理溶胶是一个多相体系，其分散相胶粒的大小约在1nm ～1um 之间。由于本身的电离或选择性地吸附择性地吸附一定量的离子以及其它原因所致，胶粒表面具有一定量的电荷；胶粒周围的介质分布着反离子。反离子所带电荷与胶粒表面电荷符号相反，数量相等。整个溶胶体系保持电中性。胶粒周围的反离子由于静电引力和热扩散运动的结果形成了两部分——紧密层和扩散层。紧密层约有一两个分子层厚。紧密吸附在胶核去面上．而扩散层的厚度则随外界条件 (温度，体系中电解质浓度及其离子的价态等)而改变，扩散层中的反离子符合玻兹曼分布。由于离子的溶剂化作用，紧密层结合着一定数量的溶剂分子，在电场的作用下，它和胶粒作为一个整体移动，而扩散层中的反离子则向相反的电极方向移动。这种在电场作用下分散相粒子相对于分散介质的运动称为电泳。发生相对移动的界面称为切动面，切动面与液体内部的电位差称为电动电位或ζ电位，而作为带电粒子的胶粒表面与液体内部的电位差称为质点的表面电θ ?。胶粒电泳速度除与外加电场的强度有关外，还与ζ电位的大小有关。面ζ电位不仅与测定条件有关，还取决于胶体粒子的性质。 ζ电位是表征胶体特性的重要物理量之一，在研究胶体性质及其实际应用有着重要意义。胶体体的稳定性与ζ电位有直接关系，ζ电位绝对值越大，表明胶粒荷电越多，胶粒间排斥力越大，胶体越稳定。反之则表明胶体越不稳定。当ζ电位为零时．胶体的稳定性最差，此时可观察到胶体的聚沉。本实验是在一定的外加电场强度下通过测定Fe(OH)3胶粒的电泳速度然后计算出ζ电位。实验用拉比诺维奇-付其曼U 形电泳仪，如图2所示。活塞2、3以下盛待测的溶胶，以上盛辅助液。在电泳仪两极间接上电位差E （V ）后，在t （s ）时间内溶胶界面移动的距离为D(m)，即胶粒电泳速度1()U m S - 为： D U t = 相距为l(m)的电极间的电位梯读平均值1 ()H V m - 为：

南京大学近代物理实验2014版——差热分析

差热分析摘要：本文阐述了差热分析的基本原理、实验及数据处理方法，分别测量了锡样品和五水硫酸铜样品的差热曲线，并进行了分析讨论。关键词：差热分析，差热曲线，五水硫酸铜，锡引言差热分析(DTA)是在程序控制温度下测量物质和参比物之间的温度差与温度(或时间)关系的一种技术。描述这种关系的曲线称为差热曲线或DTA曲线。由于试样和参比物之间的温度差主要取决于试样的温度变化，因此就其本质来说，差热分析是一种主要与焓变测定有关并籍此了解物质有关性质的技术。 1.差热分析的基本原理物质在加热或冷却过程中会发生物理变化或化学变化，与此同时，往往还伴随吸热或放热现象。伴随热效应的变化，有晶型转变、沸腾、升华、蒸发、熔融等物理变化，以及氧化还原、分解、脱水和离解等化学变化。另有一些物理变化，虽无热效应发生但比热容等某些物理性质也会发生改变，这类变化如玻璃化转变等。物质发生焓变时质量不一定改变，但温度是必定会变化的。差热分析正是在物质这类性质基础上建立的一种技术。若将在实验温区内呈热稳定的已知物质(参比物)和试样一起放入加热系统中(图1)，并以线性程序温度对它们加热。在试样没有发生吸热或放热变化且与程序温度间不存在温度滞后时，试样和参比物的温度与线性程序温度是一致的。若试样发生放热变化，由于热量不可能从试样瞬间导出，于是试样温度偏离线性升温线，且向高温方向移动。反之，在试样发生吸热变化时，由于试样不可能从环境瞬间吸取足够的热量，从而使试样温度低于程序温度。只有经历一个传热过程试样才能回复到与程序温度相同的温度。图1加热和测定试样与参比物温度的装置示意图在试样和参比物的比热容、导热系数和质量等相同的理想情况，用图1装置测得的试样和参比物的温度及它们之间的温度差随时间的变化如图2所示。图中参比物的温度始终与程

原子力显微镜实验报告_南京大学

原子力显微镜一、实验目的 1.了解原子力显微镜的工作原理。 2．初步掌握用原子力显微镜进行表面观测的方法。二、实验原理 1.AFM （1）AFM的工作原理在AFM中用一个安装在对微弱力极敏感的微悬臂上的极细探针。当探针与样品接触时,由于它们原子之间存在极微弱的作用力(吸引或排斥力) ,引起微悬臂偏转。扫描时控制这种作用力恒定,带针尖的微悬臂将对应于原子间作用力的等位面,在垂直于样品表面方向上起伏运动, 因而会使反射光的位置改变而造成偏移量，通过光电检测系统(通常利用光学、电容或隧道电流方法) 对微悬臂的偏转进行扫描,测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化, 此时激光检测器会记录此偏移量，也会把此时的信号给反馈系统，以利于系统做适当的调整。将信号放大与转换从而得到样品表面原子级的三维立体形貌图像。 AFM 的核心部件是力的传感器件, 包括微悬臂(Cantilever) 和固定于其一端的针尖。根据物理学原理,施加到Cantilever 末端力的表达式为： F = KΔZ ΔZ 表示针尖相对于试样间的距离, K 为Can2tilever 的弹性系数，力的变化均可以通过Cantilever 被检测。（2）AFM关键部位： AFM关键部份是力敏感元件和力敏感检测装置。所以微悬臂和针尖是决定AFM灵敏度的核心。为了能够准确地反映出样品表面与针尖之间微弱的相互作用力的变化,得到更真实的样品表面形貌,提高AFM 的灵敏度,微悬臂的设计通常要求满足下述条件: ①较低的力学弹性系数,使很小的力就可以产生可观测的位移; ②较高的力学共振频率; ③高的横向刚性,针尖与样品表面的摩擦不会使它发生弯曲; ④微悬臂长度尽可能短;⑤微悬臂带有能够通过光学、电容或隧道电流方法检测其动态位移的镜子或电极; ⑥针尖尽可能尖锐。 (3) AFM的针尖技术探针是AFM的核心部件。如右图。目前,一般的探针式表面形貌测量仪垂直分辨率已达到0.1 nm , 因此足以检测出物质表面的微观形貌。普通的AFM 探针材料是硅、氧化硅或氮化硅(Si3N4 ) ,其最小曲率半径可达10 nm。由于可能存在“扩宽效应”,针尖技术的发展在AFM中非常重要。探针针尖的几何物理特性制约着针尖的敏感性及样品图像的空间分辨率。因此针尖技术的发展有赖于对针尖进行能动的、功能化的分子水平的设计。只有设计出更尖锐、更功能化的探针, 改善AFM 的力调制成像(force modulation imaging) 技术和相位成像(phase imaging)技术的成像环境,同时改进被测样品的制备方法,才能真正地提高样品表面形貌图像的质量。 (4) AFM的工作模式 AFM 有三种不同的工作模式: 接触模式( contact mode) 、非接触模式(noncontact mode) 和共振模式或轻敲模式(Tapping Mode) 。 ①接触模式接触模式包括恒力模式(constant2force mode) 和恒高(constant2height mode) 。在恒力模式中过反馈线圈调节微悬臂的偏转程度不变,从而保证样品与针尖之间的作用力恒定,当

南京大学-差热分析实验报告

差热分析近代物理实验一.实验目的 1?掌握差热分析的基本原理及测量方法。 2?学会差热分析仪的操作，并绘制CuSO4 5H2O等样品的差热图。 3?掌握差热曲线的处理方法，对实验结果进行分析。二.实验原理 1、差热分析基本原理物质在加热或冷却过程中，当达到特定温度时，会产生物理或化学变化，同时产生吸热和放热的现象，反映了物质系统的焓发生了变化。在升温或降温时发生的相变过程，是一种物理变化，一般来说由固相转变为液相或气相的过程是吸热过程，而其相反的相变过程则为放热过程。在各种化学变化中，失水、还原、分解等反应一般为吸热过程，而水化、氧化和化合等反应则为放热过程。差热分析利用这一特点，通过对温差和相应的特征温度进行分析，可以鉴别物质或研究有关的转化温度、热效应等物理化学性质，由差热图谱的特征还可以用以鉴别样品的种类，计算某些反应的活化能和反应级数等。在差热分析中，为反映微小的温差变化，用的是温差热电偶。在作差热鉴定时，是将与参比物等量、等粒级的粉末状样品，分放在两个坩埚内，坩埚的底部各与温差热电偶的两个焊接点接触，与两坩埚的等距离等高处，装有测量加热炉温度的测温热电偶，它们的各自两端都分别接人记录仪的回路中在等速升温过程中，温度和时间是线性关系，即升温的速度变化比较稳定，便于准确地确定样品反应变化时的温度。样品在某一升温区没有任何变化，即也不吸热、也不放热，在温差热电偶的两个焊接点上不产生温差，在差热记录图谱上是一条直线，已叫基线。如果在某一温度区间样品产生热效应，在温差热电偶的两个焊接点上就产生了温差，从而在温差热电偶两端就产生热电势差，经过信号放大进入记录仪中推动记录装置偏离基线而移动，反应完了又回到基线。吸热和放热效应所产生的热电势的方向是相反的，所以反映在差热曲线图谱上分别在基线的两侧，这个热电势的大小，除了正比于样品的数量外，还与物质本身的性质有关。将在实验温区内呈热稳定的已知物质与试样一起放入一个加热系统中，并以线性程序温度对它们加热。如以AI2O3为参比物，它在整个试验温度内不发生任何物理化学变化，因而不产生任何热

南京大学物化实验系列燃烧热测定

燃烧热的测定一．实验目的及要求 1．明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相互关系。 2．了解氧弹式量热计的原理，构造及使用方法,用氧弹式量热计测定萘、蔗糖的燃烧热，掌握有关热化学实验的一般知识和测量技术。 3．明确所测温差值为什么要进行雷诺图解法校正并掌握该掌握有关热化学实验的一般知识和测量技术，校正方法。。二．实验原理 1摩尔物质完全氧化时的反应热称为燃烧热。所谓完全氧化是指C→CO 2(g)，H 2 →H 2 O(l)， S→SO 2 (g )，而N、Ag、卤素等元素变为游离状态。如在25℃苯甲酸的燃烧热为－3226.8KJ/mol C 6H 5 COOH (固) ＋ 7O 2 (气) → 7CO 2 (气) ＋ 3H 2 O(液) 燃烧热可在恒容或恒压情况下测定。由热力学第一定律可知：在不做非膨胀功情况下，恒容燃烧热Q v =?U，恒压燃烧热Q p ＝?H。在氧弹式量热计中测得燃烧热为Q v ，而一般热化学计算用的

值Q p ，这两者可通过下式进行换算： Q p ＝Q v +?nRT (1) 式中?n为反应前后生成物和反应物中气体的摩尔数之差；R为摩尔气体常数；T为反应温度(K)。在盛有定量水的容器中，放入内装有一定量的样品和氧气的密闭氧弹，然后使样品完全燃烧，放出的热量传给水及仪器，引起温度上升。若已知水量为W克，仪器的水当量W’（量热计每升高1℃所需的热量）。而燃烧前、后的温度为t 0和t n 。则m克物质的燃烧热 Q’＝(CW+W’)(t n —t ) (2) 若水的比热为1（C＝1），摩尔质量为M的物质，其摩尔燃烧热为： Q＝M/m(W+W’)(t n —t ) (3) 水当量W’的求法是用已知燃烧热的物质(如本实验用苯甲酸)放在量热计中燃烧，测其始、末温度，按(3)式求W’。一般因每次的水量相同，(W+W’)可作为一个定值(W)来处理。

南京大学物化实验系列X射线粉末衍射法测定晶胞常数

实验二十九X射线衍射法测定晶胞常数—粉末法一．实验目的和要求 1、了解X射线衍射仪的基本原理、简单结构和操作方法。 2、掌握X射线粉末法的原理，测定NaCl或NH4Cl的晶体点阵形式、晶胞参数以及晶胞中内含物的个数。二．XRD技术的原理和仪器简单介绍 1、X射线的产生在抽至真空的X射线管中，钨丝阴极通电受热发射电子，电子在几万伏的高压下加速运动，打在由金属Cu (Fe、Mo) 制成的阳靶上，在阳极产生X射线，如书上P256图III-8-1所示。众所周知，X射线是一种波长比较短的电磁波。由X射线管产生的X射线，根据不同的实验条件有两种类型： (1) 连续X射线(白色X射线)：和可见光的白光类似，由一组不同频率不同波长的X射线组成，产生机理比较复杂。一般可认为高速电子在阳靶中运动，因受阻力速度减慢，从而将一部分电子动能转化为X射线辐射能。 (2) 特征X射线(标识X射线)：是在连续X射线基础上叠加的若干条波长一定的X射线。当X光管的管压低于元素的激发电压时，只产生连续X射线；当管压高于激发电压时，在连续X射线基础上产生标识X射线；当管压继续增加，标识X射线波长不变，只是强度相应增加。标识X射线有很多条，其中强度最大的两条分别称为Kα和Kβ线，其波长只与阳极所用材料有关。 X射线产生的微观机理：从微观结构上看，当具有足够能量的电子将阳极金属原子中的内层电子轰击出来，使原子出于激发态，此时较外层的电子便会跃迁至内层填补空位，多余能量以X射线形式发射出来。阳极金属核外电子层K-L-M-N…，如轰击出来的是K层电子(称为K系辐射)，由L层电子跃迁回K层填补空穴，就产生特征谱线Kα，或由M层电子跃迁回K层填补空穴，就产生特征谱线Kβ。当然，往后还有L系、M系辐射等，但一般情况下这些谱线对我们的用处不大。

南京大学实验报告果蝇的单因子杂交实验

单因子分离规律验证实验目的 1.熟悉以果蝇为材料进行遗传学杂交实验的基本方法； 2.验证遗传的基本规律——分离规律预备知识遗传是自然界极其复杂的生命现象，只有通过少数有相对性状差异的类型之间进行杂交，并分析这些性状在亲本和杂种子代中的表现，才易于在复杂的遗传现象中找到遗传的基本规律。分离规律、自由组合规律、连锁规律等都是采用这种杂交实验的方法发现的。在果蝇杂交中，有相对性状的品系之间进行杂交，杂种F1表现为显性，杂种F1形成配子时，带有显隐杂合等位基因的一对同源染色体对等分离，等位基因也随着分离，产生两种不同配子，因此，不论显性性状还是隐性性状都将在F2中按一定的比例在不同的个体上重新出现。实验原理本实验采用黑体与野生型的交配收集并统计F2代的方式，通过验证其后代比例是否为野生：黑体=3:1的比例，来验证单因子的分离定律。实验材料野生型黑腹果蝇、黑体果蝇解剖镜、毛笔、麻醉瓶、白瓷板、标签、吸水纸、培养瓶(4瓶/人)、乙醚、75%乙醇实验步骤 ②亲本果蝇的培养。 ②处女蝇的收集：清除成虫后10小时内进行收集，收集的处女蝇分品系单独培养，如一次收集数量不够，可

再作第二、第三次收集。 PS：处女蝇的收集非常重要。果蝇交配一次后，雄蝇的精子会贮存在雌蝇体内陆续使雌蝇的卵受精，如果杂交不用处女蝇，会造成杂交后代的实验结果不准确。 ③选处女蝇分正交（++♀/bb♂）反交（bb♀/++♂）两个杂交组合，分别置于新鲜培养瓶中，每瓶5～6对，贴上标签，注明亲本类型，实验日期，姓名，学号等，然后置于22℃～25℃培养箱中培养。 ③一周后，清空亲本果蝇。 PS：清空亲本的操作是因为子一代是杂合子，其自交才是杂交实验，测出准确的分离比。 ⑤二周后，观察F1果蝇体色，看是否与预期结果相符。 ⑥取5-6对F1果蝇放入新鲜培养瓶中，每种组合放两瓶。 ⑦三周后，清空F1果蝇。 PS：清空F1是因为之后的实验结果需要来自F2的计数，若F1混在其中会影响实验结果。亲本是野生型（显性纯合子），与子一代交配不算杂交，会影响实验结果。 ⑧四周后，F2成蝇长出，统计各类果蝇数，2～3天后再统计一次，统计过的果蝇处死。 ⑨在表格中记录实验结果。注意事项（也是影响实验成败的一些关键因素） 1）进行杂交的亲本必须是纯种，自交不产生分离，这样的个体才能作为杂交的亲本。 2）必须防止意外的杂交，雌蝇应选用孵化后12小时内的处女蝇。 3）正确记录杂交子代每种类型的个体数，并且尽可能获得较大的杂交群体，以正确可靠地反映出遗传规律。 4）保持相对稳定的环境条件，使杂交性状的表现不致因不同的条件影响而改变。实验结果

南京大学物理化学下册(第五版)复习题解答：最新整理

物理化学下册课后复习题答案第八章电解质溶液第九章可逆电池电动势及其应用第十章电解与极化作用第十一章化学动力学（一）第十二章化学动力学基础（二）第十三章 1.比表面有哪能几种表示方法？表面张力与表面Gibbs自由能有哪些异同点？答：A0= As/m或A0= As/V；表面张力又可称为表面Gibbs自由能，二者数值一样。但一个是从能量角度研究表面现象，另一个是从力的角度研究表面现象；故二者物理意义不同；单位不同。 2.为什么气泡、小液滴、肥皂泡等都呈圆形？玻璃管口加热后会变得光滑并缩小（俗称圆口），这些现象的本是什么？用同一滴管滴出相同体积的苯。水和NaCl 溶液，所得的液滴数是否相同弯曲液面有附加压力，其最终会将不规则的液面变为圆形或球形；球形表面积最小，表面自由能最低，最稳定；不相同。 3.用学到的关于界面现角的知识解释以下几种做法或现象的基体原理：①人工降雨；②有机蒸馏中加沸石；③多孔固体吸附蒸气时的毛细凝聚；④过饱和溶液，过饱和蒸气，过冷液体等过饱和现象；⑤重量分析中的“陈化”过程；⑥喷洒农药时，为何常常在农药中加入少量表面活性剂这些现象都可以用开尔文公式说明，①、②、④、⑤是新相刚形面时的体积小，曲率半径小，对与之平衡的旧相有更加苛刻的条件要求。③多孔固体吸附蒸气时，被吸附的气体的液相对毛细管是润湿的，其曲率半径小零，当气体的分压小于其饱和蒸气压时，就可以发生凝聚。⑥喷洒农药时，在农药中加入少量表面活性剂，可以降低药液的表面张力，使药液在叶面上铺展。 4.在三通活塞的两端涂上肥皂液，关断右端通路，在左端吹一个大泡，然后关闭左端，在右端吹一个小泡，最后让左右两端相通。试问当将两管接通后，两泡的大小有何变化？到何时达到平衡？讲出变化的原因及平衡时两泡的曲率半径的比值。小球更小，大球更大；最后小泡变成一个与大泡曲率半径相同的弧；由于小泡的附加压力大，所以大泡变大，小泡变小，最后使两泡的曲率半径相同 5.因系统的Gibbs自由能越低，系统越稳定，所以物体总有降低本身表面Giibs自由能的趋势。请说说纯液体、溶液、固体是如何降低自己的表面Gibbs自由能的。纯液体：缩小液体表面积；溶液：表面与本相中溶质的浓度不同；固体：吸附作用。 6.为什么小晶粒的熔点比大块固体的熔点低，而溶解度却比大晶粒大？根据开尔文公式

南大物化第五版知识梳理 (10)

物理化学课程教案

第五章相平衡 §5.1 引言相：系统内物理和化学性质完全均匀的一部分称为相。相与相之间有明显的界面，从宏观上讲，越过界面时，性质将发生突变。关于气，液，固的相的说明（固溶体）。热力学对相平衡研究的应用根据热力学的结论：“在达到相平衡时，任一组分在各相的化学势相等”，可以推出一定的系统最多可以平衡的相数，在一定的范围内可以自由变化的强度性质（温度，压力，浓度等）——相律。相律：相平衡系统中，组分数，相数，和自由度数之间关系的规律。相律只能告诉“数目”，不能告诉“数值”。自由度：在不引起新相生成和原来的相消失的条件下，在一定的条件下可以自由变化的强度性质的数目（以水为例说明之）。相图：用点，线，面等表示的多相平衡体系中相与强度性质变化关系的几何图形称为相图。多相平衡体研究的意义：理论意义，实际意义。如：盐的提纯，反应产物的提纯，新材料的研究与开发（金属材料与陶瓷材料）。 §5.2多相系统平衡的一般条件在由一个多相构成的系统中，相和相之间没有任何限制，每个相都是相互敞开的，有物质的交换，热和功的传递。热力学平衡一个热力学系统，如诸性质不随时间而改变，则系统处于热力学平衡状态。热力学平衡实际上包括了热平衡，力学平衡，相平衡和化学平衡。（1）热平衡：指系统的各部分没有热的传递。（2）力学平衡：指系统的各部分没有因力的作用而变生形变。（3）相平衡：系统中不会发生新相的生成和旧相的消失。（4）化学平衡：系统中不会发生净的化学反应过程。热力学平衡的条件相平衡的条件：在一定的条件下，相平衡的条件为任一种物质在每一相的化学势相等。热平衡的条件：设系统有α，β两相，在内能及体积不变的条件下，有δQ的

南京大学-原子力显微镜实验报告

原子力显微镜实验报告一．实验目的 1．了解原子力显微镜的工作原理 2．掌握用原子力显微镜进行表面观测的方法二．实验原理 1．AFM工作原理在原子力显微镜的系统中，可分成三个部分：力检测部分、位置检测部分、反馈系统。在AFM中用一个安装在对微弱力极敏感的微悬臂上的极细探针。当探针与样品接触时,由于它们原子之间存在极微弱的作用力(吸引或排斥力) ,引起微悬臂偏转。扫描时控制这种作用力恒定,带针尖的微悬臂将对应于原子间作用力的等位面,在垂直于样品表面方向上起伏运动, 因而会使反射光的位置改变而造成偏移量，通过光电检测系统(通常利用光学、电容或隧道电流方法)

对微悬臂的偏转进行扫描,测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化, 此时激光检测器会记录此偏移量，也会把此时的信号给反馈系统，以利于系统做适当的调整。将信号放大与转换从而得到样品表面原子级的三维立体形貌图像。AFM 的核心部件是力的传感器件, 包括微悬臂(Cantilever) 和固定于其一端的针尖。根据物理学原理,施加到Cantilever末端力的表达式为： =? F K Z ?表示针尖相对于试样间的距离, K为Cantilever的弹性Z 系数，力的变化均可以通过Cantilever被检测。 AFM 有三种不同的工作模式：接触模式、非接触模式和共振模式或轻敲模式。本实验采用接触模式：样品扫描时，针尖始终同样品“接触”，即针尖-样品距离在小于零点几个纳米的斥力区域。此模式通常产生稳定、高分辨图像。当沿着样品扫描时，由于表面

的高低起伏使得针尖-样品距离发生变化，引起它们之间作用力的变化，从而使悬臂形变发生改变。当激光束照射到微悬臂的背面，再反射到位置灵敏的光电检测器时，检测器不同象限会接收到同悬臂形变量成一定的比例关系的激光强度差值。反馈回路根据检测器的信号与预置值的差值，不断调整针尖一样品距离，并且保持针尖一样品作用力不变，就可以得到表面形貌像。 2．粗糙度的概念表面粗糙度是反映零件表面微观几何形状误差的一个重要指标。表面粗糙度的评定参数很多，这里选用轮廓算数平均偏差Ra，微观不平度十点高度Rz，轮廓最大高度Ry作为系统纳米粗糙度测量的三个轮廓高度评定参数。轮廓算数平均偏差Ra为取样长度内轮廓偏距绝