Последовательность выполнения работы

1. Определить коэффициент преломления воды:

• открыть головку рефрактометра, убедиться, что поверхности призм чистые и сухие (при необходимости протереть их фильтровальной бумагой, смоченной водой или спиртом, затем сухой);

• стеклянной палочкой (или пипеткой) нанести на поверхность установленной горизонтально левой призмы несколько капель воды, достаточных для полного смачивания призм;

• осторожно закрыть головку рефрактометра;

• наблюдая в окуляр зрительной трубы, вращая маховик, найти границу света и тени в области значений n ≈ 1,33.. (шкала слева);

• совместить границу раздела света и тени с перекрестием. Если граница окрашена, то компенсатором устранить дисперсию, а маховиком откорректировать положение границы света и тени по отношению к перекрестию;

• по шкале показателей преломления сделать отсчет.

2. Сравнить полученное значение показателя преломления воды с табличным (n = 1,333). Расхождение не должно превышать 0,001.

3. Аналогично определить показатели преломления жидкостей, указанных преподавателем (например, пропилового спирта, глицерина и т.д.). Результаты занести в таблицу 1.1.

Обработка и оформление результатов

Таблица 1.1.

Исследуемое вещество	Показатель преломле-ния, n	Плотность, r, кг/м3	Рефракция, RЭ , м3/моль (экспери- мент)	Рефрак­ция, Rp , м3/моль (расчёт)	Относительная разница Δ,%	Эффективный диаметр молекулы, dэф, м

1. По формуле Лоренц-Лоренца (1.12) рассчитать экспериментальное значение рефракции R_э для исследованных веществ.

2. Используя данные табл.1 приложения, по формуле (1.13) рассчитать значение R_p , как аддитивную величину для данных веществ.

3. Рассчитать относительную разность Δ в значениях R_э и R_p

Δ = (|R_p - R_э |/ R_p)·100% (1.15)

4. По величине R_э рассчитать эффективный диаметр молекулы d_эф. как сферы по формуле (1.16):

. (1.16)

5. Все результаты занести в таблицу 1.1.

6. Сделать вывод.

Вопросы к работе

1. Виды поляризации, зависимость поляризации от частоты электромагнитного поля.

2. Что называется удельной или молярной рефракцией вещества?

3. Что такое деформационная поляризация?

4. Аддитивность молярной рефракции.

5. Определение структуры молекулы по аддитивности.

6. Что называется экзальтацией рефракции? Приведите примеры химических веществ, для которых можно ожидать это явление?

Литература.

1. Зимон А.Д., Зарубин Д.П., Лукина И.Г., Евтушенко А.М., Павлов А.Н., Аксёнов В.Н. Физическая химия. Лабораторный практикум. М.: МГТА, 2003 (лаб. работа 1).

2. Иоффе Б.Б. Рефрактометрические методы в химии. 3-е изд. Л.: Химия, 1983.

РАБОТА № 2

ТЕРМОХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ.

Цель работы: Определение теплоты растворения соли в воде методом калориметрии.

Краткое теоретическое введение

Раздел физической химии, который занимается изучением тепловых эффектов химических реакций и физико-химических процессов, называется термохимией.

К задачам термохимии относятся экспериментальное определение тепловых эффектов, их сопоставление и систематизация, установление закономерностей, позволяющих определять тепловые эффекты для процессов, в которых их экспериментальное определение невозможно.

В основе термохимии лежит закон Гесса, который можно сформулировать так: тепловой эффект химической реакции зависит только от вида и состояния исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от пути перехода системы из начального состояния в конечное.

Теоретической основой является первый закон термодинамики:

δQ = dU + δW. (2.1)

Для изобарного процесса W = pdV, поэтому δQ = dU + pdV.

Величина U + pV называется энтальпией (Н), отсюда получаем δQ = dH. Интегрирование дает нам выражение Q_p = ∆H. (2.2)

Таким образом, количество теплоты, переносимое через границы системы, равно изменению энтальпии системы.

Растворением называется процесс, в котором химическая природа смешиваемых веществ не изменяется, растворимое вещество можно выделить в твердом состоянии с помощью выпаривания и кристаллизации.

При растворении твердого вещества в полярном растворителе разрушается его кристаллическая решетка и ионы, переходя в раствор, взаимодействуют с молекулами растворителя с помощью электростатических сил. Этот процесс требует затраты энергии, и, следовательно, должен сопровождаться поглощением тепла (DН₁>0). Одновременно с разрушением кристаллической решетки протекает и другой процесс - образование гидратов, сопровождающееся выделением тепла (DH₂<0).

В зависимости от того, какой из двух указанных процессов сопровождается большим тепловым эффектом, общий тепловой эффект будет или положительным или отрицательным. Теплота растворения соли равна алгебраической сумме тепловых эффектов этих процессов:

DH_р=DH₁ + DH₂ . (2.3)

Теплотой растворения называют количество теплоты, поглощающееся или выделяющееся при растворении одного моля вещества в таком количестве растворителя, когда дальнейшее его добавление не сопровождается измеренным тепловым эффектом.

Вещества, которые обладают прочной кристаллической решеткой и слабо гидратирующиеся в растворе, будут растворяться с поглощением тепла. Вещества с непрочной кристаллической решеткой будут растворяться с выделением тепла.

Не существует прямых методов измерения теплоты. В калориметрии используются косвенные методы, основанные на измерении температуры.

Схема экспериментальной установки

Для определения тепловых эффектов, сопровождающих различные физико-химические процессы, применяются специальные приборы, называемые калориметрами.

П ростейший калориметр изображен на рис. 2.1.

Стеклянный стакан 1, в котором проводится исследуемый процесс (например, растворение соли) помещают в стакан 2. Стакан накрывается крышкой 3 с двумя отверстиями, одно - для термометра 4, а другое - для пробирки 5 с навеской растворяемой соли.

Калориметр устанавливается на магнитную мешалку 6. В корпусе магнитной мешалки вмонтирован электродвигатель с подковообразным магнитом. При вращении подковообразного магнита начинает вращаться и цилиндрический магнит 7, помещаемый в стакан с жидкостью. Скорость вращения магнита в стакане зависит от вязкости жидкости, для установления оптимального режима перемешивания прибор снабжен переключателем скоростей 8. В нулевом положении мотор выключен, при вращении ручки переключателя по часовой стрелке число оборотов возрастает.