“黏度法測定水溶性高聚物相對分子量”實驗的若干改進

許映杰

(紹興文理學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院,浙江 紹興312000)

“黏度法測定水溶性高聚物相對分子量”實驗的若干改進

許映杰

(紹興文理學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院,浙江 紹興312000)

根據(jù)教學(xué)實踐,對“物理化學(xué)實驗”課程現(xiàn)有教材中的“黏度法測定水溶性高聚物相對分子量”實驗進行了若干改進,主要包括改變實驗步驟的前后順序、增加高聚物溶液的用量和改進高聚物溶液稀釋后的混合方式等.將上述改進應(yīng)用于實際的教學(xué)中,獲得了良好的實驗效果.

物理化學(xué)實驗;黏度法;教學(xué)改革

“黏度法測定水溶性高聚物相對分子量”實驗是高等院?；瘜W(xué)、應(yīng)化、化工和高分子等相關(guān)專業(yè)本科生物理化學(xué)實驗課程的基本實驗項目,實驗的目的是要求學(xué)生掌握烏氏黏度計測定溶液黏度的原理和方法,同時計算高分子溶質(zhì)(如葡聚糖、聚乙二醇等)的平均相對分子量[1-2].該實驗項目不僅是物理化學(xué)實驗教學(xué)的重要內(nèi)容,而且在有關(guān)高聚物相對分子量測定的科學(xué)研究中也占據(jù)重要地位[3,4].因此,對本實驗項目進行教學(xué)改革和若干改進不僅能夠幫助學(xué)生理解該實驗內(nèi)容,而且可以鞏固學(xué)生掌握一種高聚物相對分子量的測定方法.在實際教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn),現(xiàn)有教材中有關(guān)本實驗項目的實驗步驟和操作存在一些不足,如實驗步驟的前后順序、高分子溶液的用量和高分子溶液的混合方式等,這不僅降低了實驗效率,而且影響了實驗結(jié)果.因此,筆者根據(jù)多年的實驗教學(xué)實踐,結(jié)合現(xiàn)有教材中該實驗項目的原理、內(nèi)容和特點,對該實驗操作進行了若干改進,下面簡述相關(guān)的具體改進內(nèi)容和方法.

1 改變實驗步驟的前后順序

在現(xiàn)有實驗教材中,該實驗的步驟為“溶液配置→黏度計洗滌→溶劑流出時間測定→溶液流出時間測定”[1].按照上述實驗步驟進行實驗,能夠順利完成并獲得相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù).但是,若根據(jù)教材現(xiàn)有實驗步驟進行,則需要較長的時間才能完成,而且中間有部分為等待時間,主要體現(xiàn)在學(xué)生完成“溶劑流出時間測定”后,需要有一段較長的時間等待黏度計的烘干和冷卻,從而延長了實驗的整體時間.在保證實驗教學(xué)效果的同時,為了提高實驗教學(xué)的效率,充分利用課堂的教學(xué)時間,筆者對本實驗步驟的前后順序進行了改變,新的實驗步驟為“溶液配置→溶液流出時間測定→黏度計洗滌→溶劑流出時間測定”.新的實驗步驟次序與原實驗步驟次序的主要區(qū)別為將“溶液流出時間的測定”提前至“溶液配置”后,同時在完成“溶液流出時間測定”后,緊接著進行“黏度計洗滌”,完成“黏度計洗滌”后不再需要進行黏度計的烘干,即可進行本實驗的最后一步,即“溶劑流出時間的測定”.在完成最后一步后,學(xué)生只需將黏度計中的蒸餾水倒出,放入烘箱內(nèi)烘干供下一組同學(xué)使用即可.在不減少實驗操作和影響實驗結(jié)果的前提下,將實驗步驟進行重新編排,減少了原實驗過程中等待黏度計烘干的環(huán)節(jié),節(jié)省了實驗時間,同時提高了實驗教學(xué)的效率.

2 增加高聚物溶液的用量

A管:加入溶液或蒸餾水;B管:毛細(xì)管,有刻度線a和b,小球D、E和G;C管:通大氣;F球:盛放溶液.

現(xiàn)有實驗教材中[1],在測定高聚物溶液的流出時間時,先加入10 mL已知初始濃度的高聚物水溶液,然后再加入一定量的蒸餾水逐步稀釋高聚物溶液,并逐一測定不同濃度高聚物溶液的流出時間.10 mL已知初始濃度的高聚物水溶液流出時間測定的正確與否,直接影響本實驗的結(jié)果.因此,烏氏黏度計(見圖1)的正確使用、流出時間的正確測量等實驗操作均會影響本實驗的最終結(jié)果.由于在測定10mL已知濃度的初始高聚物水溶液流出時間時,學(xué)生對黏度計的使用還不是很熟練,在用洗耳球吸取溶液從F球經(jīng)D球、毛細(xì)管、E球抽至G球中部時,由于溶液的體積相對較少,F球的液面下降較快,此時如果控制不當(dāng),空氣容易從F球進入至毛細(xì)管、E球或G球,從而影響液體的下降時間.為此,在實際實驗過程中,筆者會要求學(xué)生適當(dāng)增加高聚物溶液的用量.在實際教學(xué)過程中,一般加入11 mL已知初始濃度的高聚物水溶液,這樣就可有效避免空氣通過F球的液面進入到毛細(xì)管、E球或G球,從而獲得高聚物溶液的精確流出時間,為保證本實驗的精度打下基礎(chǔ).

圖1 烏氏黏度計示意圖

3 改進高聚物溶液稀釋后的混合方式

當(dāng)完成11 mL已知初始濃度的高聚物水溶液流出時間的測量后,需要由A管往F球內(nèi)加入一定體積的蒸餾水稀釋高聚物溶液,混合均勻后再次測定被稀釋后的高聚物溶液的流出時間.由于高聚物溶液在同一烏氏黏度計的流出時間與其濃度有關(guān),因此當(dāng)用蒸餾水稀釋高聚物溶液時,均勻混合溶液是獲得精確實驗數(shù)據(jù)的前提.大部分教材,一般采用針筒打氣的方法混合液體[1],即用止水夾夾住C管上的乳膠管后,采用大號針筒通過B管上方的乳膠管向內(nèi)打入大氣,從而使氣體通過F球內(nèi)溶液冒出,達到混合的目的.在實際操作中,如果學(xué)生使用針筒下壓過大或操作不當(dāng),容易將F球中的溶液濺到管壁,從而影響下次稀釋時高聚物溶液的濃度.為了克服上述困難,筆者在實際的實驗教學(xué)中采用混合高聚物溶液和潤洗黏度計毛細(xì)管相結(jié)合的方法,具體如下:將一定量的蒸餾水由A管加入至F球后,用夾子夾住C管,用洗耳球?qū)球的混合液吸至G球的中部,此時保持C管夾子不松開,用洗耳球緩慢將G球、E球和毛細(xì)管中的液體吹下,直至液體在F球中平穩(wěn)冒泡,如此重復(fù)操作3～4次,不僅將F球中的液體混合均勻,而且將毛細(xì)管也潤洗完畢,從而為獲得精確的實驗結(jié)果提供保障.

4 結(jié)束語

根據(jù)“黏度法測定水溶性高聚物相對分子量”實驗的基本原理、內(nèi)容和特點,結(jié)合教學(xué)實踐,對現(xiàn)有教材中的實驗操作過程進行了若干改進,主要包括改變實驗步驟的前后順序、增加高聚物溶液用量和改進高聚物溶液稀釋后的混合方式等.將上述改進應(yīng)用于實際教學(xué)中,不僅提高了實驗教學(xué)的效率,而且為獲得良好的實驗結(jié)果提供了基礎(chǔ).

[1]復(fù)旦大學(xué)等編,莊繼華等修訂.物理化學(xué)實驗[M].第三版.北京:高等教育出版社,2004, 140-145.

[2]何明,朱金,羅振揚.黏度法測聚乙二醇相對分子量的幾種情況討論[J].大學(xué)化學(xué),2014,29 (2):47-53.

[3]曹杰,孫明波.黏度法測定部分水解聚丙烯酰胺相對分子質(zhì)量教學(xué)實驗的改進[J].化學(xué)教育,2014,35(14):29-31.

[4]劉瀾,李永通,王少龍,等.黏度法測定超高分子量聚乙烯分子量的研究[J].工程塑料應(yīng)用, 2013,41(2):66-69.

(責(zé)任編輯 王海雷)

G642.423

A

1008-293X(2015)08-0092-02

10.16169/j.issn.1008-293x.k.2015.08.19

2015-05-11

紹興市高等教育教學(xué)改革資助項目(紹市教高〔2012〕116號);紹興文理學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院教育教學(xué)改革項目.

許映杰(1979-),男,浙江上虞人,博士,副教授,主要從事功能化離子液體的合成、性質(zhì)和應(yīng)用研究.