稀溶液法测定偶极矩实验报告
结构化学实验报告
题目：稀溶液法测定偶极矩
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实验时间：2016年11月21日
稀溶液法测定偶极矩
一、【实验目的】
1. 掌握溶液法测定偶极矩的主要实验技术
2. 了解偶极矩与分子电性质的关系
3. 测定乙酸乙酯的偶极矩
二、【实验原理】
1．偶极矩与极化度
分子结构可以近似地看成是由电子云和分子骨架（原子核及内层电子）所构成。由于空间构型的不同，其正负电荷中心可能重合，也可能不重合。前者称为非极性分子，后者称为极性分子。
1912年德拜提出“偶极矩”的概念来度量分子极性的大小，其定义式为
qd =→
μ ①
式中，q 是正负电荷中心所带的电量；d 为正负电荷中心之间的距离；→
μ是一个矢量，其方向规定为从正到负。因分子中原子间的距离的数量级为10-10m ，电荷的数量级为10-20C ，所以偶极矩的数量级是10-30C ·m 。
通过偶极矩的测定，可以了解分子结构中有关电子云的分布和分子的对称性，可以用来鉴别几何异构体和分子的立体结构等。
极性分子具有永久偶极矩，但由于分子的热运动，偶极矩指向某个方向的机会均等。所以偶极矩的统计值等于零。若将极性分子置于均匀的电场E 中，则偶极矩在电场的作用下，趋向电场方向排列。这时称这些分子被极化了。极化的程度可以用摩尔转向极化度P μ来衡量。P μ与永久偶极矩μ的平方成正比，与绝对温度T 成反比。
kT 9μ
πN 4P A μ=
②
式中，k 为波兹曼常数；NA 为阿弗加德罗常数；T 为热力学温度；μ为分子的永久偶极矩。
在外电场作用下，不论极性分子或非极性分子，都会发生电子云对分子骨架的相对移动，分子骨架也会发生形变。这称为诱导极化或变形极化。用摩尔诱导极化度P 诱导来衡量。显然，P 诱导可分为两项，即电子极化度P e 和原子极化度P a ，因此
P 诱导 = P e + P a ③
如果外电场是交变场，极性分子的极化情况则与交变场的频率有关。当处于频率小于1010H Z 的低频电场或静电场中，极性分子所产生的摩尔极化度P 是转向极化、电子极化和原子极化的总和。
P = P μ+ P e +P a ④
如何从测得的摩尔极化度P 中分别出P μ的贡献呢？介电常数实际上是在107H Z 一下的频率测定的，测得的极化度为 P μ+ P e +P a 。若把频率提高到红外范围，分子已经来不及转向，此时测得的极化度只有P e 和P a 的贡献了。所以从按介电常数计算的P 中减去红外线频率范围测得的极化，就等于P μ，在实验上，若把频率提高到可见光范围，则原子极化也可以忽略，则在可见光范围：
P μ =P -( P e +P a ) ≈ P - P e ⑤
2. 摩尔极化度的计算
摩尔极化度P 与介电常数 ε 之间的关系式为
ρM
×
＋2ε－1ε=
P ⑥
式中，M 为被测物质的摩尔质量；ρ 为该物质的密度；ε 是介电常数。 但式⑥是假定分子与分子间没有相互作用而推导得到的。所以它只适用于温度不大低的气相体系，对某种物质甚至根本无法获得气相状态。后来就提出了用一种溶液来解决这一困难。溶液法的基本想法是，在无限稀释的非极性溶剂中，溶质分子所处的状态和气相时相近，于是无限稀释溶液中的溶质的摩尔极化度可以看作是式⑥中的P 。
在稀溶液中，若不考虑极性分子间相互作用和溶剂化现象，溶剂和溶质的摩尔极化度等物理量可以被认为是具有可加性。因此，式⑥可以写成：
2
2111,2
2211212121ρx M x M ×＋2ε－1εP x P x P +=+=
，，， ⑦
式中，下标1表示溶剂；下标2表示溶质；x 1表示溶剂的摩尔分数；x 2表示溶质的摩尔
分数；1P
表示溶剂的摩尔极化度；2P 表示溶质的摩尔极化度。 对于稀溶液，可以假设溶液中溶剂的性质与纯溶剂相同，则
11
110
11ρM ×
＋2ε－1ε=
=P P ⑧
20
112121212－x x P x P x P P P -=
=，， ⑨
Hedestrand 首先推导出经验公式，指出在稀溶液中溶液的介电常数和密度可以表示为 2121ax εε+=， ⑩ 2
11,2bx ρρ+=
?
因此
??????
?????
??+--++?++-+==→→∞211111212
2112
1210202ρ2ε1εbx ρ2ax ε1εlim lim 22x M x x M x M ax P x x P
()11
211112
11ρ2ε1ερ2εε3bM M M a -?+-+?+=
?
做ε1，2-x 2图，根据式⑦由直线测得斜率a ，截距ε1；作ρ1,2 -x 2图，并根据式 ?由直线测得斜率b ，截距ρ1，代入式
?得P
∞2
3. 由折光度计算电子极化度P e
电子极化度可以使用摩尔折光度R 代替，即
()
122112
1112212
1202
ρ26ρ21lim 2++-?+-===→∞n c
M n bM M n n R x e
R
P ?
根据测量的溶液折射率n 1,2作图n 1.2-x 2，由斜率求出c ，就可以按照式
?计算出P
e 。
4. 介电常数的测定
介电常数是通过测定电容计算而得的。如果在电容器的两个板间充以某种电解质，电容器的电容量就会增大。如果维持极板上的电荷量不变，那么充电解质的电容器两板间电势差就会减少。设C 0为极板间处于真空时的电容量，C 为充以电解质时的电容量，则C 与C 0的比值ε称为该电解质的介电常数：
ε =
C
C 0
?
法拉第在1837年就解释了这一现象，认为这是由于电解质在电场中极化而引起的。极
化作用形成一个反向电场，因而抵消了一部分外加电场。
测定电容的方法一般有电桥法、拍频法和谐振法，后两者为测定介电常数所常用，抗干扰性能好，精度高，但仪器价格昂贵。本实验中采用电桥法。实际所测得的电容C'样品包括了样品的电容C 样品和电容池的分布电容C x 两部分，即
C'样品 = C 样品 + C x
?
对于给定的电容池，必须先测出其分布电容 C x 。可以先测出以空气为介质的电容，记
为C'空 ，再用一种已知介电常数的标准物质，测得其电容C'标 。
C'空 = C 空 + C x C'标 = C 标 + C x 又因为
ε标 =
C 标C 0 ≈C 标
C 空
可得
C x = C'空 －
C'标－C'空
ε标－1
?
C 0 =
C'标－C'空
ε标－1
?
计算出 C x 、C 0 之后，根据式⑥和式?可得样品的介电常数： ε溶 = C'溶－C x C 0 ?
5. 偶极矩的计算 通过上述步骤分别计算出
P
∞2
、
R
∞2
之后，根据式②可得：
?
三、【仪器与试剂】
1.仪器
电容测量仪、25mL 容量瓶，移液管、电子天平、阿贝折射仪、滴管、烧杯、洗耳球、干燥器等。
2.试剂
乙酸乙酯 分析纯 环己烷 分析纯 丙酮 分析纯
四、【实验步骤】
1. 溶液配制
将四个干燥的容量瓶编号，称量并记录空瓶重量。在空瓶内分别加入1.0mL 、2.0mL 、3.0m 、4..0mL 的乙酸乙酯再称重。然后加环己烷至刻度线，称重。操作时应注意防止溶质、溶剂的挥发以及吸收极性较大的水汽。为此，溶液配好以后应迅速盖上瓶塞，并置于干燥器中。
2. 折射率的测定
用阿贝折射仪测定环己烷及配制溶液的折射率，注意测定时各样品需加样两次，读取数据，计算时取平均值。
3. 介电常数的测定
本实验采用环己烷作为标准物质，其介电常数的温度公式为： ε环 = 2.023-0.0016(t-20) 式中，t 为温度，℃。
打开电容测量仪，待读数稳定后，记录空气的电容值。分别测量纯环己烷和配制的4个样品溶液的电容，记录测量的数据。每个样品测量两次，计算时取平均值。测量一个样品后，需用滤纸把残留样品吸干，才能继续性测量。
五、【数据处理】
1.数据记录表
乙酸乙酯C4H9OH,分子量:88 环己烷C6H12,分子量:84
表一：溶液配制
1.0ml
2.0ml
3.0ml
4.0ml
空瓶(g )
24.4578 24.6042 24.6490 30.5122 空瓶+乙酸乙酯(g ) 25.3538 26.3824 27.3317 34.0684 空瓶+乙酸乙酯+环己烷(g ) 43.7927 44.0754 44.2247 50.2351 溶液中乙酸乙酯质量(g) 0.8960 1.7782 2.6827 3.5562 溶液中乙酸乙酯尔数(mol ) 0.0102 0.0202 0.0305 0.0404 溶液中环己烷质量(g )
18.4389
17.6930
16.8930
16.1667
T
R P N T R P k A
)(0128.04)(92222∞
∞∞
∞-=-=πμ
溶液中环己烷摩尔数(mol) 0.2195 0.2106 0.2011 0.1925 乙酸乙酯摩尔分数x2 0.0443 0.0875 0.1316 0.1735 溶液质量(g) 19.3349 19.4712 19.5757 19.7229 溶液密度(g/ml) 0.7734 0.7788 0.7830 0.7889
表二：折射率测定
在28℃时，纯水的理论折射率为1.3322，实验时室温为28.0℃。
测得水的折射率为1.3335，即实际测得值比理论值偏高0.0013。以下测量数据已校正：
环己烷 1.0ml 2.0ml 3.0ml 4.0ml
n I 1.4216 1.4194 1.4162 1.4136 1.4117 n II 1.4218 1.4196 1.4164 1.4134 1.4115 n平均 1.4217 1.4195 1.4163 1.4135 1.4116
表三：电容测定
空气电容(PF)：4.4
温度（℃）：27.2
环己烷 1.0ml 2.0ml 3.0ml 4.0ml
C1 (PF) 6.60 6.95 7.20 7.50 7.75 C2 (PF) 6.60 6.90 7.20 7.40 7.75 C平均(PF) 6.60 6.93 7.20 7.45 7.75
2.数据处理
2.1溶液摩尔分数x的计算
1.0ml
2.0ml
3.0ml
4.0ml
乙酸乙酯摩尔分数x20.0443 0.0875 0.1316 0.1735
2.2绘制折射率n1,2和溶液摩尔分数x2的工作曲线，并求出斜率c。
n1,2x2
环己烷 1.4217 0.0000
0.5ml 1.4195 0.0443
1.0ml 1.4163 0.0875
1.5ml 1.4135 0.1316
2.0ml 1.4116 0.1735
斜率：-0.0603；截距：1.4218 ；相关系数：0.9942
2.3计算环己烷的介电常数ε，求出电容池的分布电容Cx 。 环己烷介电常数： ＝2.01148 电容池的分布电容 =2.22
计算溶液的介电常数ε。 真空电容量 =2.18
样品的介电常数
求得各溶液的介电常数
介电常数ε
x 2
0.5ml 2.161 0.0443 1.0ml 2.287 0.0875 1.5ml 2.402 0.1316 2.0ml
2.540
0.1735
2.4绘制ε-x2 工作曲线，由直线测得斜率a ，截距ε1。
根据最小二乘法求得斜率：2.9008；截距：2.0307；相关系数：0.9981
1C -'
''--=标空标空εC C C x 1C '
'0
--=标空标εC C 0'
C C C x -=
溶溶ε)20(0016.0023.2环--=t ε
2.5绘制作ρ1,2 -x2
工作曲线，由直线测得斜率b ，截距ρ1 。
密度ρ(g/ml)
x 2
0.5ml 0.7734 0.0443 1.0ml 0.7788 0.0875 1.5ml 0.7830 0.1316 2.0ml
0.7889
0.1735
斜率b=0.1175；截距ρ1=0.7682；相关系数为0.9950
2.6计算
P
∞2
，计算Pe 。
a 斜率 2.9008
b 斜率
0.1175 ε1 环己烷介电常数 2.0307
M 1 环己烷分子量 84 ρ1 环己烷密度 0.7682
M 2
乙酸乙酯分子量
88
P
∞2
=144.9463
122
1121112212
12022
)2(62
1lim ρρ++-?+-===→∞n c
M n bM M n n R R P x e
11
211112112
21)2(3ρεερεεbM M M a P -?+-+?+=∞22,1x -ε2
2,1x -ρ
c 斜率 -0.0603 b 斜率
0.1175 n 1 环己烷折光率
1.4217 n 12
2.0212
M 1 环己烷分子量 84 ρ1 环己烷密度 0.7682
M 2
乙酸乙酯分子量
88
e
P =20.8821
2.7计算偶极矩。
=2.4702 德拜
六、【结果与讨论】
1.实验测得的以环己烷为溶剂时乙酸乙酯的偶极矩为
2.4702德拜，温度为27.2℃，查找文献得，乙酸乙酯在25℃中的偶极矩为1.78德拜。
2.实验所测得的三条工作曲线n1,2-x2, ε-x2, ρ1,2 -x2的相关系数分别为0.9942，0.9981，0.9950，数据的线性较好。
3.环己烷、乙酸乙酯易挥发，配制溶液时动作应迅速，以免影响浓度。
4.本实验溶液中防止含有水分，所配制溶液的器具需干燥，溶液应透明不发生浑浊
七、【思考题】
1.实验误差主要来源
①本实验所用试剂均易挥发. 操作时容易因此而导致测量过程中溶液浓度的改变。如由于加样动作不够迅速,瓶塞塞不紧等都易造成较大的误差。
②实验理论上，各种近似处理使实验本身就存在误差。例如由于非极性溶剂与极性溶质分子间的相互作用即“溶剂化”作用，使溶液法测得的溶质偶极矩与气相测得的真实值间存在一定偏差。
③在操作仪器过程中，有操作误差，读数误差等。如在测折光率时，样品滴加不均匀， 用量较少, 滴管触击棱镜等；在测介电常数时, 样品倒在测量池外，测量一个样品后，未吸干样品池中残留样品等。
④仪器本身存在误差
参考文献
[1] 何广平，南俊民，孙艳辉等.物理化学实验[M].北京：化学工业出版社，2007.67-71
T
R P N T R P k A )(0128.04)(92222∞∞∞
∞-=-=
πμ1,22n x -1,22x ρ-
四等水准测量的实习报告
四等水准测量的实习报告 一．实习的目的和要求 目的： （1）进一步熟练水准仪的操作，掌握用双面水准尺进行四等水准测量的观测、记录与计算方法。 （2）熟悉四等水准测量的主要技术指标，掌握测站及线路的检核方法。 要求： 四等水准测量技术要求 二．仪器和工具 DS3水准仪1台，双面水准尺2支，尺垫2个，记录板2块. 三．实验步骤 1.了解四等水准测量的方法 双面尺法四等水准测量是在小地区布设高程控制网的常用方法，是在每个测量站上安置一次水准仪，但分别在水准尺的黑、红两面刻划上读数，可以测得两次高差，进行测站检核。除此以外，还有其他一系列的检核。 2.四等水准测量的实验 （1）从某一已知高程水准点出发，选定一条闭合水准路线，设置4站。 （2）安置水准仪的测站至前、后视立尺点的距离，应该用步测使其相等。 在每一测站，按下列顺序进行观测： ① 后视水准尺黑面，读取上、下视距丝读数，精平，读取中丝读数； ② 前视水准尺黑面，读取上、下视距丝读书，精平，读取中丝读数； ③ 前视水准尺红面，精平，读取中丝读数； ④ 后视水准尺红面，精平，读取中丝读数。 （3）记录着在“四等水准测量记录”表中按表头表明次序（1）～（8）记录各个读数，（9）～（10）为计算结果：
后视距离：(9)=100×{(1)-(2)} 前视距离：(10)=100×{(4)-(5)} 前、后视距之差：(11)=(9)-(10) 前、后视距离累积差（即Σ视距差）：(12)=上站(12)+本站(11) 红黑面差：（13）=（6）+K-（7）， （14）=（3）+K-（8），（K=4.687或4.787） 黑面高差：(15)=(3)-(6) 红面高差：(16)=(8)-(7) 红黑面高差之差：(17)=(15)-(16)=(14)-(13) 平均高差：（18）=1/2{（15）+（16）} 每站读数结束（（1）～（8）），随即进行各项计算（（9）～（16））， 并按技术指标进行检验，满足限差后方能搬站。 （4）依次设站，用相同方法进行观测，直到线路终点，计算线路的高差闭合差。按四等水准测量的规定，线路高差闭合差的容许值为 ±20√L mm,L为线路总长（单位：km）. 四．实习注意事项 （1）四等水准测量比工程水准测量有更严格的技术规定，要求达到更高的精度，其关键在于：前后视距相等（在限差以内）；从后视转为 前视（或相反）望远镜不能重新调焦；水准尺应完全竖直，最好用 附有圆水准器的水准尺。 （2）每站观测结束，立即进行计算和进行规定的检核，若有超限，则应重测该站。全线路观测完毕，线路高差闭合差在容许范围以内，方 可收测，结束实验。 四等水准测量规定的高差闭合差为：fh允=±20√L mm （式中，L为水准路线长度，以km为单位。） 五．实习心得 通过书本，我们知道了测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面点位的科学。它的内容包括两部分，即测定和测设。测定是指使用测量仪器和工具，通过测量和计算，得到一系列测量数据或成果，将地球表面的地形缩绘成地形图，供经济建设、国防建设、规划设计及科学研究使用。 测设（放样）是指用一定的测量方法和精度，把设计图纸上规划设计好的建（构）筑物的平面位置和高程标定在实地上，作为施工的依据。
3 溶液法测定极性分子的偶极矩
实验3 溶液法测定极性分子的偶极矩 1 目的要求 (1) 用溶液法测定乙酸乙酯的偶极矩。 (2) 了解偶极矩与分子电性质的关系。 (3) 掌握溶液法测定偶极矩的主要实验技术。 2 基本原理 (1) 偶极矩与极化度：分子结构可以近似地看成是由电子云和分子骨架(原子核及内层电子)所构成。由于其空间构型的不同，其正负电荷中心可以是重合的，也可以不 重合。前者称为非极性分子，后者称为极性分子。 图18-1电偶极矩示意图 图18-2极性分子在电场作用下的定向 1912年德拜提出“偶极矩” μ 的概念来度量分子极性的大小，如图18-1所示， 其定义是 d q ?=μ (1-1) 式中，q 是正负电荷中心所带的电量； d 为正负电荷中心之间的距离；μ 是一个 向量，其方向规定为从正到负。因分子中原子间的距离的数量级为10-10m ，电荷的数量级为10-20C ，所以偶极矩的数量级是10-30C ·m 。 通过偶极矩的测定，可以了解分子结构中有关电子云的分布和分子的对称性，可以用来鉴别几何异构体和分子的立体结构等。 极性分子具有永久偶极矩，但由于分子的热运动，偶极矩指向某个方向的机会均等。所以偶极矩的统计值等于零。若将极性分子置于均匀的电场E 中，则偶极矩在电场的作用下，如图Ⅱ-29-2所示趋向电场方向排列。这时我们称这些分子被极化了。极化的程度可用摩尔转向极化度P 转向来衡量。 转向 P 与永久偶极矩2μ的值成正比，与绝对温度T 成反比。 kT N P 3432μπ ?=转向 kT N μ π ?=9 4 (1-2) 式中：k 为玻兹曼常数，N 为阿伏加德罗常数。
在外电场作用下，不论极性分子或非极性分子，都会发生电子云对分子骨架的相对移动，分子骨架也会发生形变。这称为诱导极化或变形极化。用摩尔诱导极化度P 诱 导 来衡量。显然P 诱导可分为二项，即电子极化度P 电子和原子极化度P 原子，因此P 诱导=P 电子 +P 原子。P 诱导与外电场强度成正比，与温度无关。 如果外电场是交变场，极性分子的极化情况则与交变场的频率有关。当处于频率 小于1010s -1的低频电场或静电场中，极性分子所产生的摩尔极化度P 是转向极化、电子极化和原子极化的总和。 原子电子转向P P P P ++= (1-3) 当频率增加到1012～1014的中频(红外频率)时，电子的交变周期小于分子偶极矩的松弛时间，极性分子的转向运动跟不上电场的变化，即极性分子来不及沿电场方向定向，故转向P =0，此时极性分子的摩尔极化度等于摩尔诱导极化度诱导P 。当交变电场的频率进一步增加到＞1015秒-1的高频(可见光和紫外频率)时，极向分子的转向运动和分子骨架变形都跟不上电场的变化。此时极性分子的摩尔极化度等于电子极化度电子 P 。 因此，原则上只要在低频电场下测得极性分子的摩尔极化度P ，在红外频率下测得极性分子的摩尔诱导极化度诱导P ，两者相减得到极性分子摩尔转向极化度转向P ，然后代入(18-2)式就可算出极性分子的永久偶极矩μ来。 (2) 极化度的测定：克劳修斯、莫索和德拜从电磁场理论得到了摩尔极化度P 与介电常数ε之间的关系式： ρ εεM P ?+-= 21 (1-4) 式中，M 为被测物质的分子量；ρ为该物质在TK 下的密度；ε可以通过实验测定。 但(1-4)式是假定分子与分子间无相互作用而推导得到的。所以它只适用于温度不太低的气相体系，对某些物质甚至根本无法获得气相状态。因此后来提出了用一种溶液来解决这一困难。溶液法的基本想法是，在无限稀释的非极性溶剂的溶液中，溶质分子所处的状态和气相时相近，于是无限稀释溶液中溶质的摩尔极化度∞2P ，就可以看作为(1-4)式中的P 。 海台斯纳特首先利用稀释溶液的近似公式。
接触角的测定实验报告
—、实验目的 1. 了解液体在固体表面的润湿过程以及接触角的含义与应用。 2. 掌握用JC2000C1静滴接触角/界面张力测量仪测定接触角和表面张力的方 法。 二、实验原理 润湿是自然界和生产过程中常见的现象。通常将固-气界面被固?液界面所取 代的过程称为润湿。将液体滴在固体表面上，由于性质不同，有的会铺展开来， 有的则粘附在表面上成为平凸透镜状，这种现象称为润湿作用。前者称为铺展润 湿，后者称为粘附润湿。如水滴在干净玻璃板上可以产生铺展润湿。如果液体不 粘附而保持椭球状，则称为不润湿。如汞滴到玻璃板上或水滴到防水布上的情况。 此外，如果是能被液体润湿的固体完全浸入液体之中，则称为浸湿。上述各种类 型示于图仁 图1各种类型的润湿 当液体与固体接触后，体系的自山能降低。因此，液体在固体上润湿程度的 大小可用这一过程自由能降低的多少来衡量。在恒温恒压下，当一液滴放置在固 体平面上时，液滴能自动地在固体表面铺展开来，或以与固体表面成一定接触角 的液滴存在，如图2所示。 图2接触角 铺展润湿 粘附湿润 不银润 浸湿
假定不同的界面间力可用作用在界面方向的界面张力来表示，则当液滴在固体平面上处于平衡位置时，这些界面张力在水平方向上的分力之和应等于零，这个平衡关系就是著名的Young方程，即 yso- ySL= yLG-COS0 (1) 式中ysG, yi_G，ysi.分别为固?气、液?气和固?液界面张力；8是在固、气、液三 相交界处，自固体界面经液体内部到气液界面的夹角，称为接触角，在0°-180°之间。接触角是反应物质与液体润湿性关系的重要尺度。 在恒温恒压下，粘附润湿、铺展润湿过程发生的热力学条件分别是： 粘附润湿Wa = ySG - ySL + yLG zO (2) 铺展润湿S = ysG?ysL?yLG >0 (3) 式中Wa, S分别为粘附润湿、铺展润湿过程的粘附功、铺展系数。 若将(1)式代入公式(2)、(3),得到下面结果： Wa二ysG+yLG -ySL=yLG(1+COS0) (4) S=ySG-ySL-yLG=yLG(COS0-1) (5) 以上方程说明，只要测定了液体的表面张力和接触角，便可以计算出粘附功、铺展系数，进而可以据此来判断各种润湿现象。还可以看到，接触角的数据也能作为判别润湿情况的依据。通常把8=90。作为润湿与否的界限，当8>90°,称为不润湿，当0<90°时，称为润湿，8越小润湿性能越好；当8角等于零时，液体在固体表面上铺展，固体被完全润湿。 接触角是表征液体在固体表面润湿性的重要参数之一，由它可了解液体在一定固体表面的润湿程度。接触角测定在矿物浮选、注水采油、洗涤、印染、焊接等方面
稀溶液法测定偶极矩
华南师范大学实验报告 学生姓名学号 2 专业化学（师范）年级、班级2009级化6 课程名称结构化学实验项目稀溶液法测定偶极矩 实验类型验证综合实验时间2011 年12 月 2 日 实验指导老师实验评分 一、实验目的 1.掌握溶液法测定偶极矩的主要实验技术 2.了解偶极矩与分子电性质的关系 3.测定正丁醇的偶极矩 二、实验原理 1．偶极矩与极化度 分子结构可以近似地看成是由电子云和分子骨架（原子核及内层电子）所构成。由于空间构型的不同，其正负电荷中心可能重合，也可能不重合。前者称为非极性分子，后者称为极性分子。
1912年，德拜提出“偶极矩”的概念来度量分子极性的大小，其定义是 qd =→ μ ① 式中，q 是正负电荷中心所带的电量；d 为正负电荷中心之间的距离；→ μ是一个矢量，其方向规定为从正到负。因分子中原子间的距离的数量级为10-10 m ，电荷的数量级为10-20 C ，所以偶极矩的数量级是10-30 C ·m 。 通过偶极矩的测定，可以了解分子结构中有关电子云的分布和分子的对称性，可以用来鉴别几何异构体和分子的立体结构等。 极性分子具有永久偶极矩，但由于分子的热运动，偶极矩指向某个方向的机会均等。所以偶极矩的统计值等于零。若将极性分子置于均匀的电场E 中，则偶极矩在电场的作用下，趋向电场方向排列。这时称这些分子被极化了。极化的程度可以用摩尔转向极化度P μ来衡量。P μ与永久偶极矩μ的平方成正比，与绝对温度T 成反比。 kT 9μ πN 4P A μ= ② 式中，k 为波兹曼常数；NA 为阿弗加德罗常数；T 为热力学温度；μ为分子的永久偶极矩。 在外电场作用下，不论极性分子或非极性分子，都会发生电子云对分子骨架的相对移动，分子骨架也会发生形变。这称为诱导极化或变形极化。用摩尔诱导极化度P 诱导来衡量。显然，P 诱导可分为两项，即电子极化度P e 和原子极化度P a ，因此 P 诱导 = P e + P a ③
固体表面动态接触角的测定
固体表面动态接触角的测定 一．目的与要求 1.了解固体表面接触角的测量及表面能的计算原理。 2.掌握润湿周长、接触角、表面能的实验测试方法及实验操作。 二．仪器与药品 DCA-150界面分析仪 正己烷（A.R.）；无水乙醇（A.R.）；二次蒸馏水；聚苯乙烯（Pst）样品 三．基本原理 接触角是表征固体物质润湿性最基本的参数之一，据测量的原理的不同，接触角又可分成平衡接触角和动态接触角（dynamic contact angle），动态接触角（包括前进接触角（advancing contact angle）和后退接触角（receding contact angle）两种。 早在20世纪初期，Wilhelmy测试液体表面张力及接触角的方法：将一定的待测液体装在特定容器中，尽可能垂直固定悬挂的铂金板，升起液面至刚好与铂金板的下边缘相接触，此时铂金板受到液面向下的拉力即为液体的表面张力r r ＝ F w / (L·cosθ) （1） r－液体表面张力（Dyn /cm）；F w —吊片所受的力（Dyn）；L—润湿周长（cm）；θ—接触角（°）； 由于绝大多数的液体对于°铂金是完全润湿的，即接触角θ为0°，所以只要知道润湿周长，就可从（1）式很方便计算得到液体的表面张力 1.平衡接触角 又叫静态接触角，根据Wilhelmy理论，只要将待测固体加工成规定尺寸的片状样品，然后垂直悬挂与已知表面张力的液面接触，同样可以依据（1）计算得到液体在固体表面的平衡接触角。 2.动态接触角 Wilhelmy法：如图2依据Wilhelmy理论，把样品板插入到液体中然后抽出来，通过测量样品板受力变化计算得到液体在固体表面的动态接触角的大小。
水准测量实习心得体会
水准测量实习心得体会 即将面临毕业，实习对我们越发重要起来。刚结束的这段实习时间可以说是我大学四年来最辛苦也是最充实的一段时间。辛苦是因为刚踏上工作岗位，有很多方面不能很快适应;而充实则是在这段时间里，在校园无法学到的知识和技能，更提高了自己各方面的素质。同时实习也给了我一定的工作经验。为将来谋求一份好职业打下了基础。现将这些日子在工作中取得的成绩和不足做个小结。一来总结一下经验，二来也对自己的工作情况有个系统的认识。 我们主要进行了3项实习，其中包括吐根点的控制测量、点放羊、和断面测量。 7月2日中午接到通知，下午去知行楼301开测量实习动员大会。两点的时候我们准时开会。会上我有幸担任第3小组的组长，心理特别高兴，同时我也感受到了责任的重大。老师要求每位组长看管好测量仪器，同时还要保证同组同学的安全和仪器的安全。会上老师还给我们每一组的同学配发了一个水准测量手册和一本经纬仪测量手册、两根4H铅笔、一把小刀、一本测量指导书。会后我们到致远楼4楼领取仪器，包括一个水准仪和配套的水准尺及三角架、一个经纬仪和三角架及两个标钎，一些铁钉。同组同学的热情都很高，大家都积极工作任劳任怨。
领取仪器后我们到自己的分区进行图根点的采样，在老师的指导之下，我组选取了6个图根点，围绕八舍大体均匀分布。之后用铁钉把图根点标记出来，今天的任务就基本完成。解散之前我们商定明天早晨6点，在工大眼镜店门口集合。 今天的任务很简单，但是我身为组长感觉要带好一个队伍还是要付出很多的。所以我晚上就如何进行水准测量做了复习，并假设了可能发生的情况。希望明天的测量进行顺利。 接下来的几天里，我们都在和水准仪打交道。刚开始的时候它不是很听话，经常和我们开玩笑。我们每次外业测量得到的数据都有错误，但是在我们每位组员的细心观察之下，一些不应该发生的错误被我们发现，并及时地改正。身为组长，我不能让我的组员失去这个重新学习及掌握测量仪器的机会。所以在使用仪器测量数据的时候，我都会要求每位组员都亲自递操作一次仪器并读取一组数据。我想只有这样才不会浪费大家的时间和学校的资源，才能真正地达到这次实习的目的。 高晨控制测量只是图根控制测量的一部分，水准测量内业完成之后，我们又进行了平面控制测量。 平面控制测量的主要仪器有J6经纬仪、测钎、钢尺。进行平面控制测量的时候有位组员临时有事没能参加，但是我们仍然完成了任务。内业计算的时候出现了问题，角度闭
偶极矩的测定
偶极矩的测定 XXX 中国科学技术大学材料科学与工程系，合肥 联系人Email ：XXX 摘要:本实验通过溶液法测定正丁醇偶极矩。通过测定不同浓度正丁醇的环己烷稀溶液的折射率、密度、介电常数，利用外推法得到一系列数据，从而计算得到正丁醇分子的偶极矩。 关键词: 偶极矩溶液法外推法正丁醇极性分子 ABSTRACT:In this experiment，we determined the dipole moment of Butanol by usingsolution method.Wemeasuredthe density, dielectric constantand refractive index of Butanol cyclohexane solution. Then we used extrapolation to determine the relative value which help calculate the dipole moment of Butanol. Key word: Dipole momentButanol Solution method extrapolation Polar molecule 前言 偶极矩是分子结构的重要参数, 在无机化学、分析化学、有机化学、物理化学中都有涉及。它对判断分子的空间结构, 了解分子中的电荷分布、极性、对称性有重要作用。 分子结构可以被看成是由电子和分子骨架所构成。由于其空间构型不同其正负电荷中心可以重合，也可以不重合，前者称为非极性分子，后者称为极性分子，分子的极性可用偶极矩μ=q?r 来表示。式中r是两个电荷中心间距矢量，方向是从正电荷指向负电荷。q为电荷量，一个电子的电荷为4.8×10-10CGSE，而分子中原子核间距为1? = 10-8cm的量级，所以偶极矩的量级为：μ = 4.8×10-10×10-8 = 4.8×10-18 CGSE×cm = 4.8 Debye,即1 Debye = 10-18 CGSE×cm。电介质分子处于电场中，电场会使非极性分子的正负电荷中心发生相对位移而变得不重合，电场也会使极性分子的正负电荷中心间距增大这样会使分子产生附加的偶极矩（诱导偶极矩）。这种现象称为分子的变形极化。 如将电介质置于交变电场中，则其极化和电场变化的频率有关。交变电场的频率小于1010秒-1时，极性分子的摩尔极化度P中包含了电子原子和取向的贡献。当频率增加到1012－1014秒-1时，电场的交变周期小于分子偶极矩的松弛时间，极性分子的取向运动跟不上电场的变 化，这时极性分子来不及沿电场取向，故P O = 0。当交变电场的频率进一步增加到大于1015 秒-1高频场时，分子的取向和分子骨架的变形都跟不上电场的变化，这时的摩尔极化度称为摩尔折射度R。 这样我们用交变频率为1000HZ的交流电桥测出电容池中各浓度下溶液的电容，用此电容除以真空下电容池的电容即得介电常数。用阿贝折射仪测出可见光下各溶液的折射率，再用分析天平测出各溶液的密度，可定出α、β、γ，而后算出P∞和R∞，进而算出分子的永久偶 极矩μ。 1实验部分 （i）试剂. 正丁醇（分析纯，国药集团化学试剂有限公司） 环已烷（分析纯，国药集团化学试剂有限公司） （ii）仪器. 2W AJ型阿贝折射仪（上海申光仪器仪表有限公司） PCM-1A型精密电容测量仪（南京南大万和科技有限公司）
用拉脱法测定液体表面张力系数物理实验报告
用拉脱法测定液体表面张力系数 液体表层厚度约m 10 10 -内的分子所处的条件与液体内部不同，液体内部每一分子被周 围其它分子所包围，分子所受的作用力合力为零。由于液体表面上方接触的气体分子，其密 度远小于液体分子密度，因此液面每一分子受到向外的引力比向内的引力要小得多，也就是说所受的合力不为零，力的方向是垂直与液面并指向液体内部，该力使液体表面收缩，直至达到动态平衡。因此，在宏观上，液体具有尽量缩小其表面积的趋势，液体表面好象一张拉紧了的橡皮膜。这种沿着液体表面的、收缩表面的力称为表面张力。表面张力能说明液体的许多现象，例如润湿现象、毛细管现象及泡沫的形成等。在工业生产和科学研究中常常要涉及到液体特有的性质和现象。比如化工生产中液体的传输过程、药物制备过程及生物工程研究领域中关于动、植物体内液体的运动与平衡等问题。因此，了解液体表面性质和现象，掌握测定液体表面张力系数的方法是具有重要实际意义的。测定液体表面张力系数的方法通常有：拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。本实验仅介绍拉脱法。拉脱法是一种直接测定法。 【实验目的】 1．了解326FB 型液体的表面张力系数测定仪的基本结构，掌握用标准砝码对测量仪进行 定标的方法，计算该传感器的灵敏度。 2．观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象，并用物理学基本概念和定律进行分析和研究，加深对物理规律的认识。 3．掌握用拉脱法测定纯水的表面张力系数及用逐差法处理数据。 【实验原理】 如果将一洁净的圆筒形吊环浸入液体中，然后缓慢地提起吊环，圆筒形吊环将带起一 层液膜。使液面收缩的表面张力f 沿液面的切线方向，角?称为湿润角（或接触角）。当继续提起圆筒形吊环时，?角逐渐变小而接近为零，这时所拉出的液膜的里、外两个表面的张力f 均垂直向下，设拉起液膜破 裂时的拉力为F ，则有 f g m m F 2)(0++= （1） 式中，m 为粘附在吊环上的液体的质量，0m 为吊环质量，因表面张力的大小与接触面周边界长度成正比，则有 απ?+=)(2外内D D f （2） 比例系数α称为表面张力系数，单位是m N /。α在数值上等于单位长度上的表面张力。式中l 为圆筒形吊环内、外圆环的周长之和。 ) ()(0外内D D g m m F ++-= πα （3） 由于金属膜很薄，被拉起的液膜也很薄，m 很小可以忽略，于是公式简化为：
稀溶液法测定偶极矩实验报告(华南师范大学物化实验)
稀溶液法测定偶极矩 一、实验目的 （1）掌握溶液法测定偶极矩的主要实验技术 （2）了解偶极矩与分子电性质的关系 （3）测定正丁醇的偶极矩 二、实验原理 2.1偶极矩与极化度 分子结构可以近似地看成是由电子云和分子骨架（原子核及内层电子）所构成。由于空间构型的不同，其正负电荷中心可能重合，也可能不重合。前者称为非极性分子，后者称为极性分子。 1912年，德拜提出“偶极矩”的概念来度量分子极性的大小，其定义是 qd =→ μ （1） 式中，q 是正负电荷中心所带的电量；d 为正负电荷中心之间的距离；→ μ是一个矢量，其方向规定为从正到负，的数量级是10-30C ·m 。 通过偶极矩的测定，可以了解分子结构中有关电子云的分布和分子的对称性，可以用来鉴别几何异构体和分子的立体结构等。 极性分子具有永久偶极矩，但由于分子的热运动，偶极矩指向某个方向的机会均等。所以偶极矩的统计值等于零。若将极性分子置于均匀的电场E 中，则偶极矩在电场的作用下，趋向电场方向排列。这时称这些分子被极化了。极化的程度可以用摩尔转向极化度P μ来衡量。P μ与永久偶极矩μ的平方成正比，与绝对温度T 成反比。 kT 9μ πN 4P A μ= （2） 式中，k 为波兹曼常数；NA 为阿弗加德罗常数；T 为热力学温度；μ为分子的永久偶极矩。 在外电场作用下，不论极性分子或非极性分子，都会发生电子云对分子骨架的相对移动，分子骨架也会发生形变。这称为诱导极化或变形极化。用摩尔诱导极化度P 诱导来衡量。显然，P 诱导可分为两项，即电子极化度P e 和原子极化度P a ，因此 P 诱导 = P e + P a （3） 如果外电场是交变场，极性分子的极化情况则与交变场的频率有关。当处于频率小于1010H Z 的低频电场或静电场中，极性分子所产生的摩尔极化度P 是转向极化、电子极化和原子极化的总和。 P = P μ+ P e +P a （4） 介电常数实际上是在107H Z 一下的频率测定的，测得的极化度为 P μ+ P e +P a 。若把频率提高到红外范围，分子已经来不及转向，此时测得的极化度只有P e 和P a 的贡献了。所以从按介电常数计算的P 中减去红外线频率范围测得的极化，就
二等水准测量实习报告
二等水准测量实习报告 写好一份实习报告，能够让他人更好的了解自己的实习所得。下面是小编为大家搜集整理出来的有关于二等水准测量实习报告，希望可以帮助到大家！ 篇一：二等水准测量实习报告目录 一、实习目的 (2) 二. 实习任务 (2) 三、实习的组织与准备 (2) 四、实习要求 (2) 五、仪器及工具 (2) 六、实习步骤 (4) 七、主要技术要求 (6) 八、注意事项 (6) 九、实习心得体
会 (7) 一、实习的目的 控制测量学是研究精确测定和描绘地面控制点空间位置及其变化的学科。它的服务对象主要是各种工程建设、城镇建设和土地规划与管理等工作。它是各种测量学的基础。所以控制测量的实习非常重要。控制测量学集中学习是在课堂结束之后在实习地集中的实践性教学，是各项课间的综合应用，是巩固和深化课堂所学知识的必要环节。通过实习，不仅了解到了控制测量的全过程，系统地掌握测量仪器的操作和检校、待定点计算的基本技能，而且为今后解决实际工程中的有关问题打下基础，还能在业务组织能力和实际工作能力方面的锻炼。通过一条水准环线的施测，掌握二等精密水准测量的观测和记录，使所学知识得到一次实际的应用在实习中培养了我们严格认真的科学态度、塌实求实的工作作风、吃苦耐劳的献身精神和团结协作的集体观念。 二. 实习任务 利用精密水准仪围绕本学校的篮球场测一圈。每个组员都要轮换进行观测，拉尺，举尺还有就是记录数据并行结算。尽量做到人人都能熟练掌握精密水准的操作和使用方法和技巧，并能快速准确无误的记录和处理结算处正确的结果。 三、实习的组织与准备 了解精密水准测量的规范，掌握规范要求和注意点，了
偶极矩的测定
偶极矩的测定 一、实验目的: 1.用溶液法测定CHCl 3的偶极矩 2.了解介电常数法测定偶极矩的原理 3.掌握测定液体介电常数的实验技术 二、基本原理: 1. 偶极矩与极化度 分子结构可近似地被看成是由电子云和分子骨架(原子核及内层电子)所构成的，分子本身呈电中性，但由于空间构型的不同，正、负电荷中心可重合也可不重合，前者称为非极性分子，后者称为极性分子。分子极性大小常用偶极矩来度量，其定义为： qd =μ （1） 其中q 是正负电荷中心所带的电荷，d 为正、负电荷中心间距离，μ 为向量，其方向规定为从正到负。因分子中原子间距离的数量级为10-10m ，电荷数量级为10-20C ，所以偶极矩的数量级为10-30C ·m 。 极性分子具有永久偶极矩。若将极性分子置于均匀的外电场中，则偶极矩在电场的作用下会趋向电场方向排列。这时我们称这些分子被极化了。极化的程度可用摩尔定向极化度P u 来衡量。P u 与永久偶极矩平方成正比，与热力学温度T 成反比 kT N kT L P A 2 294334μπμπμ==(A N kTP πμμ49=) （2） 式中k 为玻尔兹曼常数，N A 为阿伏加德罗常数。 在外电场作用下，不论是极性分子或非极性分子，都会发生电子云对分子骨架的相对移动，分子骨架也会发生变形，这种现象称为诱导极化或变形极化，用摩尔诱导极化度P 诱导来衡量。显然，P 诱导可分为两项，为电子极化和原子极化之和，分别记为P e 和P a ，则摩尔极化度为： P m = Pe + Pa + P μ （3） 对于非极性分子，因μ=0，所以P= Pe + Pa 外电场若是交变电场，则极性分子的极化与交变电场的频率有关。当电场的频率小于1010s -1 的低频电场或静电场下，极性分子产生的摩尔极化度P m 是定向极化、电子极化和原子极化的总和，即P m = Pe + Pa + P μ。而在电场频率为1012s -1～1014 s -1的中频电场下（红外光区），因为电场的交变周期小，使得极性分子的定向运动跟不上电场变化，即极性分子无法沿电场方向定向，则P μ= 0。此时分子的摩尔极化度P m = P e + P a 。当交变电场的频率大于1015s -1（即可见光和紫外光区），极性分子的定向运动和分子骨架变形都跟不上电场的变化，此时Pm = Pe 。 因此，原则上只要在低频电场下测得极性分子的摩尔极化度P m ，在红外频率下测得极性分子的摩尔诱导极化度P 诱导，两者相减得到极性分子的摩尔定向极化度P u ，带入（2）式，即可算出其永久偶极矩μ。 因为Pa 只占P 诱导中5%～15%，而实验时由于条件的限制，一般总是用高频电场来代替中频电场。所以通常近似的把高频电场下测得的摩尔极化度当作摩尔诱导偶极矩。 2．极化度和偶极矩的测定 对于分子间相互作用很小的体系，Clausius-Mosotti-Debye 从电磁理论推得摩尔极化度P 于介电常数ε之间的关系为 d M P ?+-= 21εε （4） 式中：M 为摩尔质量，d 为密度。 上式是假定分子间无相互作用而推导出的，只适用于温度不太低的气相体系。但测定气相介电常数和密度在实验上困难较大，所以提出溶液法来解决这一问题。溶液法的基本思想是：在无限稀释的非极性溶剂的溶液中，溶质分子所处的状态和气相时相近，于是无限稀释溶液中溶质的摩尔极化度∞ P 就可看作为上式中的P ，即：
溶液法测定偶极矩结构化学实验二
结构化学实验二 溶液法测定极性分子的偶极矩 一、实验目的 1.用溶液法测定正丁醇的偶极矩 2.了解偶极矩与分子电性质的关系 3. 掌握溶液法测定偶极矩的实验技术 二、实验原理 1.偶极矩与极化度 两个大小相等方向相反的电荷体系的偶极矩定义为： μ=q d (1) 极性分子在电场作用下极化程度可用摩尔定向极化度P定向来衡量： P定向=4/3πN A*μ02/(3kT)=4/9πN A*μ02/(kT) (2) 极性分子所产生的摩尔极化度P是摩尔定向极化度、摩尔电子诱导极化度和摩尔原子诱导极化度的总和： P=P定向+P诱导=P定向+P电子+P原子(3) 2. 溶液法测定偶极矩 无限稀释时溶质的摩尔极化度的公式： P=P2∞=3αε1/(ε1+2)2* Μ1/ρ1+ (ε1-1)/(ε1+2) * (Μ2-βΜ1)/ρ1(9) 习惯上用溶质的摩尔折射度R2表示高频区测得的摩尔极化度，因为此时P 定向=0，P原子=0，推导出无限稀释时溶质的摩尔折射度的公式： P电子=R2∞=(n12-1)/(n12+2) * (Μ2-βΜ1)/ρ1+6n12Μ1γ/[(n12+2)2*ρ1] (13) 稀溶液的近似公式：
ε溶=ε1(1+α* x2) (7) ρ溶=ρ1(1+β*x2) (8) n溶=n1(1-γ*x2) (12) 由P定向=P2∞-R2∞=4/9πN A*μ02/(kT) (14) 得μ0=0.0128*[(P2∞-R2∞)*T]1/2 (D)(15) 需测定参数：α，β，γ，ε1，ρ1 n1 三、仪器和试剂 仪器：阿贝折光仪1台；比重管1只；电容测量仪一台；电容池一台；电子天平一台；电吹风一只；25ml容量瓶4支；25ml、5ml、1ml移液管各一支；滴管5只；5ml针筒一支；针头一支；吸耳球两个 试剂：正丁醇（分析纯）；环己烷（分析纯）；蒸馏水；丙酮 四、实验步骤 1.溶液的配制 配制4种正丁醇的摩尔分数分别是0.05、0.10、0.15、0.20的正丁醇-环己烷溶液。 2.折光率的测定 用阿贝折光仪测定环己烷和各配制溶液的折光率。测定时注意各样品需加样三次，每次读取一个数据，取平均值。 3.介电常数的测定 （2）电容C0 和Cd 的测定：本实验采用环己烷为标准物质，其介电常数
实验一--水准测量实验报告
实验一水准测量实验报告 一、目的与要求 1．了解DS 3型水准仪的基本构造，认清其主要部件的名称，性能和作用。 2．练习水准仪的正确安置、瞄准和读数。 3．掌握普通水准测量的施测、记录、计算、闭合差调整及高程计算的方法。 二、计划与设备 1．实验时数安排为2学时。 2．实验小组由8人组成：4人操作，2人记簿，2人扶尺。 2. 实验设备：DS 水准仪1台，双面水准尺2根，尺垫2个，记录纸2张， 3 三角架1个；铅笔1根。 三、水准测量原理 水准仪器组合： 1.望远镜 2.调整手轮 3.圆水准器 4.微调手轮 5.水平制动手轮 6.管水准器 7.水平微调手轮 8.脚架
四、方法与步骤 (一)水准仪的认识与使用 1．安置仪器： 先将三脚架张开，使其高度适当，架头大致水平，并将架腿踩实，再开箱取出仪器，将其固连在三脚架上。 2．认识仪器： 指出仪器各部件的名称和位置，了解其作用并熟悉其使用方法。同时弄清水准尺的分划注记。 3．粗略整平： 双手食指和拇指各拧一只脚螺旋，同时对向(或反向)转动，使圆水准器气泡向中间移动；再拧另一只脚螺旋，使气泡移至圆水准器居中位置。若一次不能居中，可反复进行。(练习并体会脚螺旋转动方向与圆水准器气泡移动方向的关系。) 4．水准仪的操作：
瞄准——转动目镜调焦螺旋，使十字丝清晰，松开制动螺旋，转动仪器，用照门和准星瞄准水准尺，拧紧制动螺旋，转动微动螺旋，使水准尺位于视场中央，转动物镜调焦螺旋，消除视差使目标清晰(体会视差现象，练习消除视差的方法)。 精平——转动微倾螺旋，使符合水准管气泡两端的半影像吻合(成圆弧状)，即符合气泡严格居中。 读数——从望远镜中观察十字丝横丝在水准尺上的分划位置，读取四位数字，即直读出米、分米、厘米的数值，估读毫米的数值。5．观测练习： 在仪器两侧各立一根水准尺，分别进行观测(瞄准，精平，读数)，记录并计算高差。不动水准尺，改变仪器高度，同法观测。或不动仪器，改变两立尺点位置同法观测。检查是否超限。 (二)普通水准测量 1．选定一条闭合水准路线，其长度以安置4～6个测站为宜。确定起始点及水准路线的前进方向。 2．在起始点和第一个待定点分别立水准尺，在距该两点大致等距离处安置仪器，分别观测黑面水准尺，得到后视读数a黑和前视读数b黑； 然后再观测前视水准尺红面，得到读数b红，旋转水准仪瞄准后视水准尺红面，得到读数a红；检查所测数据是否超限，如超限重测，不超限 则计算平均高差h 1，然后进行下一站观测，依次推进测出h、h 3 、 h 4 …。 3．根据巳知点高程及各测站的观测高差，计算水准路线的高差闭合差，并检查是否超限。对闭合差进行配赋，推算各待定点的高程。 五、注意事项 1.测量前，水准仪要进行检验与校正。
测接触角实验方案
测试接触角实验申请 实验内容：主要测定水、乙二醇、二碘甲烷在石墨、石英、绢云母、柴油上的接触角。 实验目的：通过测定水在石墨、绢云母、石英的接触角，以表征石墨、绢云母、石英的疏水亲水性；通过测定水、乙二醇、二碘甲烷在石墨、石英、绢云母、柴油上的接触角，可以用来石墨、石英、绢云母的表面能的计算和隐石墨浮选体系中矿物与水、捕收剂与水、矿物与气泡、矿物与捕收剂之间等一系列界面相互作用自由能的计算，进而对各界面之间的范德华力、疏水引力、水化斥力等界面热力学行为进行研究。 样品加工：采用压片机对辉钼矿样品进行压片，制各样品。压片时样品质量为10g，压片压力为2．45×104kPa，压片直径为20mm，压片表面平整光滑。采用“浸渍法”制备捕收剂表面膜，剪取尺寸为20mmx20mm的空白铜板纸，浸入捕收剂纯液中，浸渍时间1min，置于硅胶干燥器内干燥24h，备用。 采用GBX润湿角测量仪测量液体在崮体表面上的接触角。测量时，按照测量接触角的步骤、小心地滴加在固体表面，形成液滴，取10次读数的接触角平均值作为该座滴的接触角。所有测量均在室温(25℃)进行。 实验方法 测量接触角步骤( 自动滴管, 自动平台) 1. 打开计算机 2. 打开接触角仪器的开关 3. 在计算机“桌面”上, 点选GBX digidrop 的快捷方式, 打开接触角的测量与分析软件 4. 选择新的测试选单 5. 选择“Surface Energy Menu” 6. 将滴管针头申到镜头所能看到的范围之内 7. 利用仪器上左下角的旋钮, 将镜头聚焦在滴管之上(通常是滴管最清析, 最大的位置) 8. 在操作软件上的右上角, 点选MVT, 叫出操作选单 9. 选择液滴的大小(VOL) 10. 选择连续摄影模式 11. 将开始拍照录像的时间改成0ms 12. 请点选使用自动成滴系统 13. 请点选“single”, 开始一次的测试 14. 等待仪器自动滴水, 桌面自动升降, 自动在桌面上形成液滴 15. 选择左方的分析功能, 得到你的接触角角度(一共有七种方法, 根据需要选择) 16. 得到你所需要的接触角值 分析表面/界面自由能步骤 ( 在进行本实验之前?Zisman 至少必需准备两种以上的液体, 其它公式必需准备三种以上的液体, 需要极性还是非极性的液体, 请参考)
溶液法测定极性分子的偶极矩
溶液法测定极性分子的偶极矩 I. 目的与要求 一、 用溶液法测定乙酸乙酯的偶极矩 二、 了解偶极矩与分子电性质的关系 三、 掌握溶液法测定偶极矩的实验技术 I I. 基本原理 一、偶极矩与极化度 分子结构可以近似地被石成是由电子。和对于骨架（原子核及内层电子）所构成的。由于分子空间构型的不同，其正、负电荷中心可能是重合的，也可能不重合，前者称为非极性分子，后者称为极性分子。 图1 电偶极矩示意图 1912年，德拜（Debye ）提出―偶极矩‖μ的概念来度量分子极性的大小，如图1所示，其定义是 d q ?=μ （1） 式中 q 是正、负电荷中心所带的电荷量，d 为正、负电荷中心之间的距离，μ是一个向量，其方向规定从正到负。因分子中原子间距离的数量级为1010 -m ，电荷的数量级为2010-C ，所以偶极矩的数量级是3010-C·m 。 通过偶极矩的测定可以了解分子结构中有关电子云的分布和分子的对称性等情况，还可以用来判别几何异构体和分子的立体结构等。 极性分子具有永久偶极矩，但由于分子的热运动，偶极矩指向各个方向的机会相同，所以偶极矩的统计值等于零。若将极性分子置于均匀的电场中，则偶极矩在电场的作用下会趋向电场方向排列。这时我们称这些分子被极化了，极化的程度可用摩尔转向极化度转向P 来衡量。 转向P 与永久偶极矩平方成正比，与热力学温度T 成反比 kT L kT L P 2294334μπμπ=?=转向 （2）
式中k 为玻耳兹曼常数，L 为阿伏加德罗常数。 在外电场作用下，不论极性分子或非极性分子都会发生电子云对分子骨架的相对移动，分子骨架也会发生变形，这种现象称为诱导极化或变形极化，用摩尔诱导极化度诱导P 来衡量。显然，诱导P 可分为二项，即电子极化度电子P ，和原子极化度原子P ，因此诱导P = 电子P + 原子P 。诱导P 与外电场强度成正比，与温度无关。 如果外电场是交变电场，极性分子的极化情况则与交变电场的频率有关。当处于频率小于1010-s -1的低频电场或静电场中，极性分子所产生的摩尔极化度P 是转向极化、电子极化和原子极化的总和 P = 转向P + 电子P + 原子P （3） 当频率增加到1210-～1410-s -1的中频（红外频率）时，电场的交变周期小于分子偶极矩的弛豫时间，极性分子的转向运动跟不上电场的变化，即极性分子来不及沿电场定向，故转向P = 0。此时极性分子的摩尔极化度等于摩尔诱导极化度诱导P 。当交变电场的频率进一步增加到大于1510-s -1的高频（可见光和紫外频率）时，极性分子的转向运动和分子骨架变形都跟不上电场的变化，此时极性分子的摩尔极化度等于电子极化度电子P 。 因此，原则上只要在低频电场下测得极性分子的摩尔极化度P ，在红外频率下测得极性分子的摩尔诱导极化度诱导P ，两者相减得到极性分子的摩尔转向极化度转向P ，然后代人（2）式就可算出极性分子的永久偶极矩μ来。 二、极化度的测定 克劳修斯、莫索蒂和德拜（Clausius －Mosotti －Debye ）从电磁理论得到了摩尔极化度P 与介电常数ε之间的关系式 ρ εεM P ?+-=21 （4） 式中，M 为被测物质的摩尔质量，ρ是该物质的密度，ε可以通过实验测定。 但（4）式是假定分子与分子间无相互作用而推导得到的，所以它只适用于温度不太低的气相体系。然而测定气相的介电常数和密度，在实验上困难较大，某些物质甚至根本无法使其处于稳定的气相状态。因此后来提出了一种溶液法来解决这一困难。溶液法的基本想法是，在无限稀释的非极性溶剂的溶液中，溶质分子所处的状态和气相时相近，于是无限稀释溶液中溶质的摩尔极化度∞2P 就可以看作为（4）式中的P 。 海德斯特兰（Hedestran ）首先利用稀溶液的近似公式 ()211x αεε+=溶 （5） ()211x βρρ+=溶 （6） 再根据溶液的加和性，推导出无限稀释时溶质摩尔极化度的公式 ()1 1211112112022123lim 2ρβεερεαεM M M P P P x -?+-+?+===→∞ （7） 上述（5）、（6）、（7）式中，溶ε、溶ρ是溶液的介电常数和密度，2M 、2x 是溶质的摩尔质量和摩尔分数，1ε、1ρ和1M 分别是溶剂的介电常数、密度和摩尔质量，α、β在
水准测量实验报告
水准测量实验报告 一、绪言 水准测量是用水准仪和水准尺测定地面上两点间高差的方法。在地面两点间安置水准仪，观测竖立在两点上的水准标尺，按尺上读数推算两点间的高差。通常由水准原点或任一已知高程点出发，沿选定的水准路线逐站测定各点的高程。由于不同高程的水准面不平行，沿不同路线测得的两点间高差将有差异，所以在整理国家水准测量成果时，须按所采用的正常高系统加以必要的改正，以求得正确的高程，如图1，图2所示。 图1 水准测量原理示意图 我国国家水准测量依精度不同分为一、二、三、四等。一、二等水准测量称为“精密水准测量”，是国家高程控制的全面基础，可为研究地壳形变等提供数据。三、四等水准测量直接为地形测图和各种工程建设提供所必需的高程控制。
图2 水准测量转点示意图 二、实习目的 1、通过对同济大学四平路校区高程的施测，掌握二等精密水准测量的观测和记录，熟悉使用电子水准仪进行二等水准的测量，并将所学知识得到一次实际应用。 2、熟悉精密水准测量的作业组织和一般作业规程。 三、水准测量实习过程 3.1 小组成员及作业步骤 小组成员： 作业步骤：精密水准观测组由5人组成，具体分工是：观测一人，记录一人，扶持两人，量距一人。 3.2水准仪的使用 水准仪的使用包括仪器的安置、粗略整平、瞄准水准尺、精平和读数等操作步骤。我们实验所用的仪器主要就是电子水准仪SDL30，其他操作同普通的水准仪。 SDL30 的等级水准测量功能用于国家一、二、三、四等水准测量。测量作业中的测站观测程序及其限差检核符合国家一、二水准测量规范（GB/T
3.3 水准测量的实施 在我们的测量中，首先每个组建立一个包含有四个已知控制点的控制网，每组选定网的一条边与周边的一组的水准网确保有两个已知控制点重合，分别测出公共边两点间高差，最后统一进行高差计算和误差分配，以作为检验与统一到一个公共的水准网中。我们选择211控制点作为自己的符合起止点，从该点出发，沿着教学南楼，途径图书馆正门，到图书馆后的控制点103，再转到瑞安楼前面的317点，最后符合至211控制点。 3.3.1 已知点数据及测区平面图 (1) 其中，211 208和211号点为与南边测区的公共点。 (2)、测区平面图，如下图1黑色线条所包含的区域即为本组测区。