实验二 粘度法测定水溶性高聚物分子量

五.数据处理
1.为了作图方便，假定起始相对浓度为 1，依次加 2.0mL、3.0 mL、5.0 mL、10.0 mL 蒸馏水稀释后的相对浓度分别为 5/6、2/3、1/2、1/3，计算浓度的 η r 、η sp 以及 η sp/c、lnη r /c 并填入表 3-25 中。 表 3-25 数据记录表 C’ 纯水 1 5/6 2/3 1/2 1/3 T1/s 152.7 211.2 200.5 190.0 179.4 170.1 2.作图 T2/s 152.9 211.5 200.2 190.0 179.2 169.9 T3/s 152.8 211.3 200.3 190.1 179.4 169.8 T 平均 152.8 211.33 200.33 190.03 179.33 169.33 ηr 1 1.3831 1.3111 1.2437 1.1736 1.1082 lnη r 0 0.3243 0.2709 0.2181 0.1601 0.1027 η sp 0 0.3831 0.3111 0.2437 0.1736 0.1082 η sp/c’ 0.3831 0.3733 0.3655 0.3473 0.3246 lnη r /c’ 0.3243 0.3250 0.3271 0.3202 0.3082
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七.思考题
1.乌氏粘度计毛细管太粗太细各有何特点？ 乌氏粘度计的毛细管太粗的时候，测的时候时间太快，但由于流速过快，可能会导致时间 读数不准确。乌氏粘度计的毛细管太细，物质在它里面流速太慢，花费时间比较长，但读数比 较精确。
2.为什么粘度计一定要干净、无尘？ 因为如果粘度计中有杂质的话，会影响所测液体的流速、还有溶解在溶液中，使得溶液 成分发生变化，对分子量的测定影响较大。
3.常用的粘度计有哪几种，其特点是什么？ 答：最常用的毛细管粘度计有两种，一种是三管粘度计，即本实验采用的乌氏粘度计。 其特点是溶液的流出时间与加入到 F 球中待测液的体积无关，因而可以在粘度计里加入溶剂 或溶液改变待测液的浓度。另一种是二管粘度计，即奥氏粘度计。因为液体的流出时间与加入 粘度计中的溶液的液面高度有关， 因此， 测定时标准液和待测液的体积必须相同。 考虑到式(27 —5)的动能改正项的忽略，需选择适宜的毛细管长度、直径的大小和 E 球的大小，使流出时 间大于 100s，最好在 120s 左右为宜。但毛细管也不宜太细，否则测定时容易堵塞粘度计。 粘度计使用完毕，应立即清洗，防止聚合物粘结甚至堵塞毛细管孔径。清洗后在粘度计内注满 蒸馏水并加塞，防止落进灰尘。
ηη0 η ηsp η0 η0 1 ηr 1
式中，η r 称为相对黏度，这指明溶液黏度对溶剂黏度的相对值。
（3-82）
为了进一步消除高聚物分子之间的内摩擦效应，必须将溶液浓度无限稀释，使得每个高 聚物分子彼此相隔极远， 其相互干扰可以忽略不记。 这时溶液所呈现出的粘度行为基本上反映

3.计算分子量。 [ ] kM 右旋糖苷水溶液的参数： 37℃时，K＝0.141cm3/g，a ＝0.46。 由 [ ] kM 得 M= a

[ ] =25778.9g/mol k
六.实验讨论
系蔗糖经肠膜状明串珠菌-1226(Leucon05tocmesenteroides)发酵后生成的一种高分 子葡萄糖聚合物，经处理精制而得。由于聚合的葡萄糖分子数目不同，而产生不同分子量的产 品。有高分子右旋糖苷(平均分子量 10 万-20 万)、中分子右旋糖苷(平均分子量 6 万-8 万)、 低分子右旋糖苷(平均分子量 2 万-4 万)小分子右旋糖苷(平均分子量 1 万-2 万)。 由实验结果知，实验所用的右旋糖苷的分子量为 25778.9g/mol，故实验所用的右旋糖 苷属于低分子右旋糖苷。
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即为溶剂的流出时间。 4.溶液流出时间的测定 取出黏度计，倾去其中的水，加入少量的丙酮溶液润洗，经过各个瓶口流出，以达到洗 净的目的。同上法安装调节好黏度计，用移液管吸取 10mL 溶液小心注入黏度计内（注意不 能将溶液黏在黏度计的管壁上），在溶液恒温过程中，应用溶液润洗毛细管后再测定溶液的流 出时间 t。然后一次分别加入 2.0mL、3.0 mL、5.0 mL、10.0 mL 蒸馏水，按上述方法分别 测量不同浓度时的 t 值。每次稀释后都要将溶液在 F 球中充分搅匀（可用针筒打气的方法，但 不要将溶液溅到管壁上），然后用稀释液抽洗黏度计的毛细管、E 球和 G 球，使黏度计内各 处溶液的浓度相等，而且须恒温。
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粘度法测定水溶性高聚物分子量
指导老师：李国良
一.实验目的
1. 测定多糖聚合物-右旋糖苷的平均分子量； 2.掌握用乌式黏度计测定黏度的原理和方法。
二.实验原理
高聚物相对分子质量是表征聚合物特征的基本参数之一，相对分子质量不同，高聚物的 性能差异很大。所以不同材料，不同的用途对分子质量的要求是不同的。测定高聚物的相对分 子质量对生产和使用高分子材料具有重要的实际意义。 本实验采用的右旋糖苷分子是目前公认 的优良血浆代用品之一。它是一种无臭、无味、白色固体物质，易溶于近沸点的热水中，相对 分子质量是 2~8×104 范围内，选用它来做实验是合乎要求的。 线型高分子可被溶剂分子分散，在具有足够的动能下相互移动，成为黏度态，η 是可溶性 的高聚物在稀溶液中的黏度，是它在流动过程中所存在内摩擦的反映，这种摩擦主要有：溶剂 分子与溶剂分子之间的内摩擦，也就是纯溶剂的黏度，记作η 0；还有高分子与高分子之间的 内摩擦以及高分子与溶剂分子之间的内摩擦三者总和表现为高聚物溶液的黏度，记作η 。 在同一温度下，高聚物的黏度一般都比纯溶剂的黏度大，即η >η 0，这些黏度增加的分数 叫做曾比黏度，记作η sp，即
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四.实验步骤
1.配置高聚物溶液 准确称取 2.0g 样品,倒入预先洗净的 50mL 烧杯中，加入约 60mL 蒸馏水，在水浴智能 光加热溶解至溶液完全透明，取出自然冷却至室温，再将溶液转移到 100mL 清洁干燥容量瓶 中，并用蒸馏水稀释至刻度。 2.洗涤黏度计 取出一只用过的黏度计，先用丙酮灌入黏度计中，浸洗去留在黏度计中的高分子物质， 黏度计的毛细管不分，要反复用丙酮流洗。方法是：用约 20 L 丙酮至打球中，并抽吸丙酮经毛细管 40 此以上，洗毕，倾去丙酮倒入回收瓶中，再重 复一次，然后烘干。烘干的方法，是便用电吹风机热风吹黏度计各部分，一边在黏度计支管 c 上接上抽气泵抽气，利用热气流把黏度计中的丙酮抽走。最后加少许纯苯，重复上一步操作， 晾干。 套在 B、C 两管头上的两段软橡皮管事先应用稀碱溶液煮沸以除去管内油蜡，橡皮管内不 应有脏物，以免杂质微粒掉入管内。 3.测定溶剂流出时间 在铁架台上调节好黏度计的垂直度和高度，然后将黏度计安放在恒温水浴中。用移液管 吸取 10mL 纯水，从 A 管注入。于 37℃恒温槽中恒温 5min。进行测定时，在 C 管上套上橡 皮管，并用架子夹住，使其不通气，在 B 管上用橡皮管接针筒，将蒸馏水从 F 球经 D 球、毛 细管、E 球抽到 G 球上（不能高出恒温水平面），先拔去针筒并解去夹子，使 C 管接通大气， 此时 D 球内液体即流回 F 球，使毛细管以上液体悬空。毛细管以上液体下流，当液面流经 a 刻度时，立即按停表开始记录时间，当液面降到 b 刻度时，再按停表，测得刻度 a、b 之间的 液体流经毛细管所需时间，同样重复操作至少三次，它们相差不大于 1s，取三次平均值为 t0，
=
ηsp c
A c1
+
D c c1 c1
E A ln ηr c = － c1 c1 c1 c
与原式对照可以得出[η ]值，代入式（3-84），就可算出高聚物的黏均分子量，K 和 a 值 可查表得。
【仪器与试剂】 10mL 移液管 恒温槽 乌式黏度计 吹风机 1/10 秒表 右旋糖苷（分析纯） 洗液 丙酮 2支 1 套 1支 1个 1只 称量杯 50mL 注射器 100mL 容量瓶 3 号砂芯漏斗 2个 1支 1只 2只
[] kM
（3-84 ）
测定高分子的[η ]时， 用毛细管粘度计最为方便。 当液体在毛细管粘度计内因重力作用而 流出是遵守泊稷叶（Poiseuille）定律：
hgr 4 t V m 8lV 8lt
为液体的密度；l 是毛细管长度；r 是毛细管半径；t 是流出时间；h 是流经毛细管液体 的平均液柱高度；g 为重力加速度；V 是流经毛细管的液体体积；m 是与机器的几何形状有 关的常数，在 r/l<<1 时，可取 m=1。 对某一支指定的粘度计而言，r、h、V、L、g、m 均为常数，故
用 η sp/c’、 lnη r /c’ 对 c’ 作图得两直线，外源自文库 c’→0 ，得截距 A，以
起始浓度 c 除之，就得特性黏度。
[η ] =
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Equation η sp/c’ lnη r /c’ Adj. R-Square
y = a + b*x 0.93624 Intercept Slope Intercept Slope 0.46566 Value Standard Error 0.00785 0.0111 0.00741 0.01048 0.30157 0.08577 0.30618 0.02219
八.参考文献
[1]傅献彩,沈文霞.物理化学第五版[M],高等教育出版社,2006 [2]何广平,南俊民,孙艳辉物理化学实验[M],化学工业出版社,2008
如测定是在稀溶液中进行，溶液的密度和溶剂的密度近似相等，则：
所以 η sp /c 和 lnη r 的极限都等于特性黏度[η ] ,由此可获得[η ] 的方法有两种：一种以 η sp 对 c 作图外推 c→0 的截距值；另一种 以 lnη r/c 对 c 作图，外推
c→0 的截距值；或同时作图，两条直线的
0.39 0.38 0.37 0.36 0.35 0.34 0.33 0.32 0.31
B B C C
η sp/c’
lnη r /c’
0.30 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1
C
由图可知 A=0.30157
[η ]=0.30157/20g/L=0.01508L/g
结局应重合于一点， 这样也可以核实实验的可靠性， 如图右图所示：
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根据实验在足够稀的溶液中，这两条直线的方程为：
（3-85）
（3-86） 通常不必用溶液的真实浓度作图，而采用对起始浓度的相对浓度作图，c’为相对浓度， c1 为起始浓度，c 为真实浓度。
因为 c’ =
c c1
，用
c ηsp ln ηr 和 对 c 作图，A 为截距，用 c’ = ，即 c1 c c
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了高分子与溶剂分子之间的内摩擦。这一粘度的极限值记为：
lim
c 0
sp
c
[ ]
（3-83）
[η ]被称为特性粘度，其值与浓度无关。实验证明，当聚合物、溶剂和温度确定以后，[η ] 的数值只与高聚物平均相对分子质量 M 有关， 它们之间的半经验关系可用 Mark Houwink 方 程式表示：