粘度法测乙醇和水的相容性

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1、科研训练报告学院：化学工程学院专业班级：应化08-1班姓名：张艳时间：2011年6月26日地点：应化实验室指导教师：邢宏龙二O一一年六月训练目的：通过科研训练课程，使高年级本科生初步了解并亲历科研工作的基本过程，以小组为单位，在“接受研究项目→查阅文献资料→总结文献→拟定实验方案→实施实验→分析结果→撰写报告，汇报”训练中，发挥自主学习精神和团队协助精神，培养学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，提高实践能力和综合素质。主要内容：1、学会使用网络工具查阅资料，以“乙醇、相容性、粘度法”为关键词进行资料的查

2、询；2、对查得的资料进行总结；3、拟定粘度法测定乙醇与水的相容性的实验流程和具体的操作步骤；4、实验；5、对产物的典型特性进行表征和分析；6、撰写科研训练报告。指导教师评语：成绩评定指导教师签字年月日安徽理工大学科研训练报告粘度法测乙醇和水的相容性张艳应化08-1班指导老师:邢宏龙11安徽理工大学科研训练报告1绪论乙醇作为一种试剂被广泛的应用于化工、医药、农药、化妆品等各个领域。由于其与水、醚、氯仿等溶剂混溶，在化学中经常作为一种溶剂使用。相容性是两种或两种以上物质混合时，不产生相斥分离现象的能力。平常人们只研

3、究高分子聚合物之间的相容性问题,采取很多方法来确定，如动力学测定，热分析，电子显微镜，光散射等[1]。但是与这些方法相比，液体的粘度是液体中大分子问微观作用的宏观表现，测此通过测定液体粘度以反映大分子问作用力的相关信息[2],而且粘度法操作简单方便，仪器简单，于是我们也采用同样的方法研究乙醇与水的相容性问题。但是乙醇与水的相容性如何，它随温度、配比不同如何变化仍需要进一步进行探讨。本次科研训练就是通过粘度法对乙醇水溶液粘度的测定，从化学热力学的角度探讨乙醇与水相容性的问题[3-4]。通过本次科研训练，目的是让我

4、们能初步了解并亲历科研工作的基本过程，在训练中培养独立思考，自主学习，理论联系实际，分析问题解决问题的能力，从而提高实践能力和综合素质。不仅要求我们对过去所做过的实验谂熟，更要学会融会贯通，利用已学知识解决可能遇到的问题。2实验部分2.1仪器与试剂仪器：乌氏粘度计置于热电偶控制的恒温水浴槽内(0.05℃)、吸耳球1支、秒表1块、容量瓶、移液管、刻度滴管、胶头滴管试剂：无水乙醇（0.7852,25℃）、蒸馏水（0.99707,25℃)。2.2实验原理2.2.1液体粘度的测定任何液体都有粘滞性，其量值可用粘滞系数（

5、简称粘度）表示。η与组成该液体的分子的大小、形状、分子间作用力等有关。测定粘度的方法主要有3种：（1）用毛细管粘度计测定液体经毛细管的流出时间；（2）用落球式粘度计测定圆球在液体中的下落速率；（3）用旋转粘度计测定液体对同心轴圆柱体相向转动的影响。本实验用毛细管流出法测定粘度。毛细管粘度计有多种型式，如乌式粘度计、奥式粘度计等。本实验使用乌式粘度计。在某温度下，令液体在毛细管内流动，可根据泊素叶公式计算粘度：η=πγ4ρt/8Vl[5]11安徽理工大学科研训练报告式中，V是t时间内流过毛细管的液体体积，r是毛细

6、管半径，p是毛细管两端的压力差，l是毛细管长度。粘度的国际制单位为Pa·s，它与厘米克秒制单位泊的关系为1P=0.1Pa·s。对于乌式粘度计p=ρgh，式中ρ为液体密度，g为重力加速度，h为液面与毛细管末端的距离。在t时间内液面是逐渐下降的，因此h应为在t时间内液面与毛细管末端的“平均”距离（此处“平均”，确切地说是微积分所述之“中值”），对于不同的液体h大体相同。则上式变成：η1/η2=ρ1t1/ρ2t2某温度下标准液体的η和ρ是已知的（例如纯水35℃时η1＝0.074Pa·s，ρ1=994.1kg/m3），

7、测得t1和t2并查得待测液体的密度ρ2，就可算出η2=η1ρ2t2/ρ1t1从表1中可以查得不同温度个体积分数时乙醇水溶液的密度(g/ml)表1.个温度下乙醇水溶液的密度(g/ml)体积分数25℃ρ/(g/ml)30℃ρ/(g/ml)35℃ρ/(g/ml)40℃ρ/(g/ml)00.99710.99570.99410.992210%0.95700.97220.97000.966625%0.94200.93820.93400.930850%0.88600.88220.87450.87202.2.2温度与粘度的关系

8、[6]温度变化使分子间作用力发生改变，粘度也有变化，粘度与温度的关系为：E=Aexp(Ea/RT)或lnη=lnA+Ea/RT其中Ea即是反应活化能。根据Gamboa等人的工作，在溶液粘度与温度之间存在下列关系：η/η0=A·exp(Ea／RT)[5]其中，η----T温度下溶液粘度，Pa·s；η0---T温度下溶剂粘度，Pa·s；Ea----活化能,kJ·mol-1；R——普适常数,