1、物理化学实验,低沸点二元体系相图的绘制,主 讲：靳平宁 Tel：15837310873,一、实验目的,了解绘制双液系相图的基本原理和方法 绘制环己烷-乙醇二元液系沸点-组成图，并由图决定最低恒沸温度及最低恒沸混合物的组成 熟练操作阿贝折光仪,二、实验原理,在恒定压力下，表示溶液沸点与组成关系的相图称为沸点组成图，即为Tx相图。完全互溶双液系的Tx图可分为三类：,（1）理想双液系，溶液沸点介于两纯物质沸点之间,（2）各组分对拉乌尔定律发生正偏差，溶液具有最低恒沸点,（3）各组分对拉乌尔定律发生负偏差，溶液具有最高恒沸点,完全互溶双液系沸点组成图,三、实验试剂及仪器,仪器：FDY双液系沸点测定仪一
2、套 SWJ精密数字温度计 胶头滴管 阿贝折光仪 移液管 吹风机,试剂：AR无水乙醇 AR环己烷 丙酮 蒸馏水,FDY双液系沸点测定仪,阿贝尔折光仪可直接用来测定液体的折光率，定量地分析溶液的组成，鉴定液体的纯度。同时，物质的摩尔折射度、摩尔质量、密度、极性分子的偶极矩等也都可与折光率相关连，因此它也是物质结构研究工作的重要工具。 折光率的测量，所需样品量少，测量精密度高（折光率可精确到0.0001），重现性好，所以阿贝尔折光仪是教学和科研工作中常见的光学仪器，近年来，由于电子技术和电子计算机技术的发展，该仪器品种也在不断更新。,阿贝折光仪,.基本原理,一. 折射现象和折光率 当一束光从一种介质
3、m进入另一种介质M时，不仅光速会发生改变，如果传播方向不垂直于界面，还会发生折射现象。,光在不同介质中的折射,光线在真空中的速度（真空）与在某一介质中的速度（介质）之比定义为该介质的折光率，它等于入射角与折射角的正弦之比，即：,在测定折光率时，一般光线都是从空气中射入介质中，除精密工作以外，通常都是以空气作为近似真空标准状态，故常以空气中测得的折光率作为某介质的折光率，即：,物质的折光率随入射光的波长、测定时的温度t及物质的结构等因素而变化，所以，在测定折光率时必须注明所用的光线和温度。当、t一定时，物质的折光率是一个常数。例如nD20=1.3611表示入射光波长为钠光D线（=589.3nm）
4、，温度为20时，介质的折光率为1.3611。 由于光在任何介质中的速度均小于它在真空中的速度，因此，所有介质的折光率都大于1，即入射角大于折射角。,二. 阿贝尔折光仪测定液体介质折光率的原理 阿贝尔折光仪是根据临界折射现象设计的,阿贝折光仪的临界折射,入射角i=90时，折射角i最大，称临界折射角。如果从0到90（i）都有单色光入射，那么从0到临界角i也都有折射光。换言之，在临界角以内的区域均有光线通过，该区是亮的，而在临界角i以外的区域，由于折射光线消失而没有光线通过，故该区是暗的，两区将有一条明暗分界线，由分界线的位置可测出临界角i。 当i=90，=i时，,三. 仪器结构 典型的阿贝折光仪的
5、结构示意图,阿贝折光仪构造图 1.测量镜筒 2.阿米西棱镜手轮 3.恒温器接头 4.温度计 5.测量棱镜 6.铰链 7.辅助棱镜 8.加样品孔 9.反射镜 10.读数镜筒 11.转轴 12.刻度盘 13.棱镜锁紧扳手 14.底座,其中心部件是由两块直角棱镜组成的棱镜组，下面一块是可以启闭的辅助棱镜，其斜面是磨砂的，液体试样夹在辅助棱镜与测量棱镜之间，展开成一薄层。,II.使用方法,一.仪器的安装 将折光仪置于靠窗的桌子或白炽灯前。但勿使仪器置于直照的日光中，以避免液体试样迅速蒸发。 二.加样 松开锁钮，开启辅助棱镜，使其磨砂的斜面处于水平位置，用滴定管加少量丙酮清洗镜面（用滴定管时注意勿使管尖
6、碰撞镜面），用擦镜纸同一方向轻轻擦干镜面。待镜面干燥后，滴加数滴试样于辅助棱镜的毛镜面上，闭合辅助棱镜，旋紧锁钮。 三.对光 转动手柄，使刻度盘标尺上的示值为最小，于是调节反射镜，使入射光进入棱镜组，同时从测量望远镜中观察，使视场最亮。调节目镜，使视场准丝最清晰。,四.粗调 转动手柄，使刻度盘标尺上的示值逐渐增大，直至观察到视场中出现彩色光带或黑白临界线为止。 五.消色散 转动消色散手柄，使视场内呈现一个清晰的明暗临界线。 六.精调 转动手柄，使临界线正好处在X形准丝交点上，若此时又呈微色散，必须重调消色散手柄，使临界线明暗清晰。（调节过程在右边目镜看到的图像颜色变化如下图）,七.读数,四、实
7、验步骤,（一）测定无水乙醇折光率 ，练习寻找视场,（二）测定溶液的沸点及平衡时气液两相的折射率,1.安装沸点仪，将温度传感器插入橡皮塞，与电热丝平行，不能相碰。,2.接通冷凝水，量取20mL乙醇从侧管加入蒸馏瓶内，确保电热丝和温度传感器在液面以下，调节电压在“12V”，加热至沸腾，温度稳定后倾斜支架，回流三次，记录乙醇沸点，关闭电源,3.通过侧管加0.5mL环已烷于蒸馏瓶中，加热至沸腾，待温度变化缓慢时，同上法回流三次，温度基本不变时记下沸点，停止加热。用吸管从小槽中取出气相冷凝液测定折射率，从侧管处吸出少许液相混和物测定折射率。,4.依次再加入1.0、2.0、4.0、 8.0、 12.0mL
8、环已烷，同上法测定溶液的沸点和气、液相的组成。,5.将溶液倒入回收瓶，用吹风机吹干蒸馏瓶。,6.从侧管加入20mL环已烷，测其沸点。,7.依次加入0.2、0.4、0.6、 0.8、 1.0、1.2mL乙醇，测其沸点气、液相的折光率并记录数据。,8.关闭仪器和冷凝水，将溶液倒入回收瓶。,五、数据记录及处理,六、注意事项,1.每次取样量不宜过多，取样时毛细滴管一定要干燥，不能留有上次的残液，气相取样口的残液亦要擦干净。,2. 使用折射仪时，棱镜不能触及硬物(如滴管)，擦拭棱镜用擦镜纸。,3.实验中尽可能避免过热现象，为此每加两次样品后，要控制好液体的回流速度，不宜过快或过慢（回流速度的快慢可调节加热温度来控制）。,
