物理化学实验（第4版）/北京大学化学基础实验教材系列 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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北京大学化学学院物理化学实验教学组 编

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• 物理化学
• 化学实验
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• 北京大学
• 化学基础实验
• 实验教学
• 高等教育
• 理工科
• 第四版
• 教材

出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301028667

版次：4

商品编码：11146725

包装：平装

开本：16开

出版时间：2002-04-01

用纸：胶版纸

页数：272

字数：450000

正文语种：中文

内容简介

　　物理化学实验是北京大学化学学院本科生的一门重要的必修实验基础课。《北京大学化学基础实验教材系列：物理化学实验（第4版）》是我校化学学院物理化学实验课的传统教材。自1981年以来，已经再版三次。1987年曾获全国优秀教材国家教委二等奖。
　　修订后的第4版，内容涉及物理化学的各个分支：热力学，动力学，电化学，胶体化学，结构化学和表面化学等诸方面。与第3版相比，在“实验部分”中，增加了振荡反应、循环伏安法和NH4C1-NH4N03-H20二盐水相图等实验，并对部分实验（如丙酮碘化等）的体系、内容、思考题和参考资料进行了较大的修改和更新。在“仪器和方法”部分，以较大的篇幅将物理化学实验中的重要仪器和典型的实一验方法介绍给读者，并提供实验安全操作、物理化学实验文献资料的查阅方法和常用数据等内容。
　　《北京大学化学基础实验教材系列：物理化学实验（第4版）》除可供大专院校师生作教材外，还可作为实验技术方面的参考书。

内页插图

目录

A. 绪论
A.1 目的和要求
A.2 误差和数据处理

B．实验
B.1 恒温槽调节与温度控制
B.2 燃烧热的测定
B.3 溶解热的测定
B.4 差热分析
B.5 液体饱和蒸气压的测定
B.6 凝固点降低法测摩尔质量
B.7 偏摩尔体积的测定
B.8 双液体系沸点一成分图的绘制
B.9 二组分合金体系相图的绘制
B.10 三组分体系等温相图的绘制
B.11 络合物组成和稳定常数的测定
B.12 分配系数的测定
B.13 色谱法测定无限稀释活度系数
B.14 二组分溶液活度系数的测定
B.15 B-Z 振荡反应
B.16 蔗糖的转化
B.17 乙酸乙酯皂化反应
B.18 环戊烯气相分解反应
B.19 丙酮碘化反应
B.20 乙醇脱水复相反应
B.21 硫氰化铁的快速反应
B.22 离子迁移数的测定
B.23 交流电桥法测电解质溶液的电导
B.24 电动势的测定及其应用
B.25 氢超电势的测定
B.26 铁的极化和钝化曲线的测定
B.27 e-pH 曲线的测定
B.28 循环伏安法
B.29 溶液表面吸附的测定
B.30 溶胶的制备和性质
B.31 胶体体系电性的研究
B.32 沉降分析
B.33 固体在溶液中的吸附
B.34 静态重量法测定固体比表面积
B.35 粘度法测高分子化合物的相对分子质量
B.36 稀溶液法测定极性分子的偶极矩
B.37 HC1 红外光谱的测定
B.38 X 射线粉末图的测定
附：PDF 卡片的使用说明
B.39 磁化率的测定
B.40 NMR 谱测定丙酮酸水解速率常数及平衡常数

C.仪器装置
C.1 温度测量
C.2 气压计
C.3 真空技术
C.4 阿贝折射仪
C.5 旋光仪
C.6 电位差计的构造和电动势的测定
C.7 几种电极的性质和制备
C.8 密度的测定
C.9 表面张力的测定

D.附录
D.1 实验室安全
D.2 物理化学数据资料和实验参考书简介
D.3 国际单位制（SI）
D.4 部分物理化学常用数据表

前言/序言

深入探索材料科学的奥秘：高分子物理与化学基础实验指南 本书特色： 本书汇集了当代高分子科学领域的前沿实验技术与经典理论验证，旨在为高等院校材料科学、化学、高分子工程等相关专业的学生和研究人员提供一套全面、深入、实用的实验指导手册。内容涵盖了高分子合成、结构表征、性能测试、加工成型等多个核心模块，通过精选的典型实验项目，引导读者系统掌握高分子材料的物理化学基础规律及其在工程应用中的实际表现。 第一部分：高分子合成与聚合反应动力学 本部分重点阐述各类聚合反应的机理、控制方法及反应动力学研究。 实验一：自由基聚合反应的动力学研究 该实验通过实时监测苯乙烯在偶氮二异丁腈（AIBN）引发下的聚合过程，利用在线粘度计或光散射技术，精确测定聚合反应的初始速率、链增长速率常数和终止速率常数。实验中将探讨不同引发剂浓度、单体浓度对反应速率的影响，并结合“Mayo方程”分析链转移过程对分子量分布的影响。重点强调如何通过实验数据拟合，确定反应级数和活化能，深入理解自由基聚合的机理。 实验二：可控/“活性”自由基聚合（如ATRP或RAFT） 本实验将聚焦于先进的可控聚合技术。以原子转移自由基聚合（ATRP）为例，详细介绍如何选择合适的催化剂体系（如铜基催化剂和配体），控制聚合反应的可逆失活过程。通过凝胶渗透色谱（GPC）测定聚合物分子量及其窄分布（低分散度$Đ$），并利用核磁共振波谱（NMR）分析末端官能团的转化率，验证“活性”聚合的链端可控性。实验还包含对RAFT聚合中链转移剂优化及对聚合物拓扑结构影响的初步探索。 实验三：缩聚反应的平衡与转化率控制 针对聚酯、聚酰胺等缩聚产物，本实验设计了对等摩尔比下对苯二甲酸和乙二醇的缩聚反应。实验核心在于理解平衡反应的特点，通过移除副产物（如水或醇）来驱动反应向高转化率进行。通过精确测定反应过程中酸值或粘度的变化，绘制反应进程曲线，并结合化学计量学原理，计算高分子量聚合物的理论极限转化率。特别关注熔融缩聚与溶液缩聚在反应条件控制上的差异。 第二部分：高分子结构表征技术 本部分涵盖了确定高分子分子量、分子量分布、化学结构、微观形貌及结晶度的关键实验技术。 实验四：凝胶渗透色谱（GPC）的原理与应用 该实验详细介绍了GPC系统（包括溶剂泵、进样器、柱温箱、检测器等）的结构和工作原理。以聚苯乙烯标准品校准系统后，对未知样品（如聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA）进行分子量测定。实验要求学员严格控制溶剂质量、流速和温度，并能根据校准曲线，计算出数均分子量($M_n$)、重均分子量($M_w$)和多分散性指数($Đ$)。高级部分将探讨光散射检测器（如多角度激光光散射 MALLS）如何直接测定绝对分子量，克服传统GPC对校准曲线的依赖性。 实验五：差示扫描量热法（DSC）在热性能分析中的应用 DSC是研究高分子热转变和热力学性质的有力工具。本实验将测试不同结晶度（如高密度聚乙烯 HDPE 和低密度聚乙烯 LDPE）的样品，精确测定玻璃化转变温度（$T_g$）、熔点（$T_m$）和结晶度。实验要求精确控制升温和降温速率，并分析速率对$T_g$和表观结晶度的影响。通过计算熔融焓，进一步推导样品的结晶度。此外，还将探讨热历史对DSC曲线的影响，如对首次熔融峰的观察。 实验六：傅里叶变换红外光谱（FTIR）对化学键和官能团的分析 本实验旨在利用衰减全反射（ATR-FTIR）技术对聚合物样品进行快速、无损的化学结构鉴定。实验将分析常见的聚合物（如聚乙烯、聚酯、聚氨酯）的特征吸收峰，如C-H伸缩振动、C=O伸缩振动、N-H伸缩振动等。通过对聚酯（如PET）进行水解或醇解反应，观察官能团转化前后的光谱变化，从而定量分析酯基的水解程度或官能团的取代情况。 第三部分：高分子材料的物理性能与加工行为 本部分关注高分子材料的宏观力学性能、流变学特性及加工过程中的黏弹性行为。 实验七：拉伸流变学：熔融态高分子的黏弹性行为 本实验使用毛细管流变仪或圆锥板流变仪，研究聚合物熔体在高温高剪切速率下的流变特性。重点考察聚合物的剪切稀化现象，即粘度随剪切速率的增加而降低的现象。实验要求精确测量不同分子量样品（如不同分子量的聚丙烯 PP）的表观粘度曲线，并运用Cross模型或Power Law模型对实验数据进行拟合，分析分子量对零剪切速率粘度的依赖关系（$eta_0 propto M_w^a$，其中$a$值通常在2.5到3.5之间）。理解这一特性对注塑、挤出等加工工艺的指导意义。 实验八：动态机械分析（DMA）及其在模态转变研究中的应用 DMA是研究高分子在交变应力下动态模量和阻尼行为的经典方法。本实验将测试交联聚合物（如环氧树脂或硫化橡胶）在不同频率和温度下的储能模量（$E'$）、损耗模量（$E''$）和$ andelta$。通过追踪$E'$和$ andelta$随温度的变化，精确确定材料的玻璃化转变温度（$T_g$）和次级转变温度。重点分析频率扫描实验如何揭示分子链段运动的激活能，并解释$T_g$在固态和凝胶态材料中的差异。 实验九：聚合物薄膜的机械性能测试与形变机理 本实验采用万能材料试验机，对拉伸制备的聚合物薄膜（如聚乙烯醇 $ ext{PVA}$ 或 $ ext{PC}$）进行拉伸、压缩和弯曲测试。实验要求精确记录应力-应变曲线，并确定杨氏模量、屈服强度和断裂伸长率。针对半结晶聚合物，将分析其拉伸过程中的“取向效应”，即分子链的轴向排列如何提高材料的模量和强度，并通过X射线衍射（XRD，作为辅助手段）验证拉伸前后结晶度的变化。 第四部分：高分子材料的功能化与表面改性 本部分涉及如何通过化学方法引入特定官能团，以赋予高分子材料新的物理化学功能。 实验十：聚合物的接枝共聚与表面亲水性改性 本实验以聚丙烯或聚苯乙烯为基体，通过“接枝”技术，将亲水性单体（如丙烯酰胺或马来酸酐）接枝到聚合物链上。实验将对比接枝前后材料的表面能和润湿性。利用圆度法或接触角测量仪，定量测定接触角的变化，并分析接枝率对表面亲水性的影响程度。探讨接枝反应的引发机制（如氧化引发或光引发）及其在生物医用材料或分离膜制备中的应用潜力。 实验十一：高分子溶液的粘度法测定特性粘数 $[eta]$ 与K-H方程 本实验专注于溶液高分子物理学的核心内容。通过精确量取不同浓度（稀溶液）的聚合物（如聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA 在甲苯中），使用乌氏粘度计（Ubbelhoyd Viscometer）测定其稀溶液的流出时间。实验要求对数据进行严格的外推处理，计算特性粘数 $[eta]$。最后，利用Huggins方程和Kraemer方程确定理想稀溶液粘度，并将 $[eta]$ 与分子量 $M$ 关联，运用Kuhn-Mark-Houwink (K-H) 方程，确定常数 $K$ 和 $a$ 值，从而揭示高分子链在特定溶剂中的构象参数（如K值与特征长度 $ ext{Kuhn}$ 长度的关系）。 实验总结与安全规范： 所有实验均严格遵循实验室安全操作规程，特别是涉及有机溶剂、强酸碱、高温加热以及高压聚合反应的操作环节。每项实验后要求学生撰写详细的实验报告，内容需包含实验目的、原理概述、详细步骤、原始数据记录、数据处理与分析（含误差分析）、结果讨论及其与理论的契合度评价。本书旨在培养学生独立设计、执行、分析和解决高分子实验问题的综合能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，简直是为我这样在理论学习和实际操作之间挣扎的学生量身定做的！作为一名大二的化学专业学生，每次看到厚厚的理论书，再看看实验室里五花八门的仪器和试剂，总会有一种无从下手的感觉。而《物理化学实验（第4版）》就像一本武功秘籍，把那些晦涩难懂的物理化学原理，一步步地拆解成了可执行的操作。实验前的原理讲解，清晰得不像话，不会像有些教材那样，一股脑地把所有东西塞给你，而是循序渐进，让你能先理解“为什么要做这个实验”，而不是仅仅停留在“怎么做”。更让我惊喜的是，它对实验仪器的介绍和操作步骤的描述，细致入微，甚至连一些容易出错的细节都一一标注了出来。我记得有一次做滴定实验，书中详细讲解了如何正确移取滴定管中的溶液，如何控制滴加速度，这些看似微小的点，却直接关系到实验结果的准确性。而且，它还提供了很多预习和思考题，这些题目不是简单的重复，而是引导你去深入思考实验设计、数据处理以及可能出现的误差来源，这对于培养我的批判性思维和解决问题的能力非常有帮助。可以说，这本书不仅仅是一本实验手册，更像是一位循循善诱的老师，带领我在物理化学的实验世界里，稳步前行，逐渐建立起对实验的信心和兴趣。

评分☆☆☆☆☆

在我准备考研复试的时候，物理化学的实验部分一直是我的薄弱环节。理论知识我还可以通过刷题来提高，但实验部分，没有实际操作经验，光看书真的很难理解。当时我的学长推荐了这本《物理化学实验（第4版）》，他说这本书非常经典，内容详实，而且讲解得很到位。我抱着试试看的心态买了下来，没想到这本教材给了我极大的帮助。书中对每个实验的背景、目的、原理都介绍得非常清晰，而且实验步骤写得非常详细，甚至连每一步操作的意义都解释得很清楚。最让我印象深刻的是，书中还提供了很多模拟的实验数据和图表，以及对这些数据的分析和讨论。这让我即使没有实际操作，也能通过书中的内容，模拟实验的过程，理解数据的含义，以及如何从数据中得出结论。这对于我理解物理化学实验的逻辑和方法论，起到了至关重要的作用，也大大增强了我应对复试实验题的信心。

评分☆☆☆☆☆

我是一名化学爱好者，平时喜欢在家里自己做一些小实验，虽然不是专业人士，但我对实验的严谨性和安全性非常看重。《物理化学实验（第4版）》这本书，是我在网上偶然看到的，当时就被它的专业性和系统性所吸引。虽然这本书是为高校学生设计的，但我觉得其中的原理讲解和操作规范，对于业余爱好者来说，同样具有极高的参考价值。书中的安全注意事项提醒非常到位，让我对实验中的潜在风险有了更深的认识，也学会了如何采取必要的防护措施。虽然我可能不会去完成书中所有复杂的实验，但我会仔细阅读其中的理论部分，理解实验背后的科学原理，然后尝试在保证安全的前提下，将一些简单的原理应用到我的小实验中。这本书让我看到了物理化学实验的魅力，也让我对科学探索有了更深的敬畏之心。

评分☆☆☆☆☆

作为一个在读研究生，我在准备我的毕业论文实验时，经常会翻阅一些基础的实验教材来回顾和巩固一些基本的操作和原理。这本《物理化学实验（第4版）》是我近一年来使用频率最高的参考书之一。它不像一些研究综述那样零散，而是系统地梳理了物理化学实验的体系。我特别欣赏这本书在实验设计方面的严谨性。它不仅仅列出实验步骤，还会从科学研究的角度，解释为什么这样设计实验，以及如何通过实验来验证某个理论。比如，在设计一个动力学实验时，书中会引导你考虑反应物的浓度、温度、催化剂等因素对反应速率的影响，并教你如何通过改变这些因素来探究反应机理。而且，这本书的插图和图表质量都非常高，清晰地展示了实验装置和数据结果，这对于我理解复杂的实验过程和数据解读非常有帮助。我常常在遇到实验瓶颈时，翻阅这本书，往往能从中找到新的思路和解决方案。它就像一个知识宝库，总能在你需要的时候，提供最精准、最权威的指导。

评分☆☆☆☆☆

我是一名大三学生，今年暑假正好要去一个研究所进行短期的科研助理工作，当时就有点发愁，虽然理论知识学了不少，但实际动手能力，尤其是在一些精密的物理化学实验方面，感觉还是有些欠缺。我的导师就推荐了这本《物理化学实验（第4版）》，他告诉我，这本书是国内顶尖学府的教材，内容严谨，而且实用性很强。拿到书后，我花了几天时间通读了一遍，发现果真如此。这本书的选材非常贴合当前物理化学研究的前沿和实验室的实际需求。它不仅仅涵盖了基础的相平衡、化学动力学、热力学等经典实验，还涉及到一些更具挑战性的内容，比如光谱分析、电化学等。我尤其喜欢它关于数据处理和误差分析的部分，给出了非常详细的统计方法和图表绘制的建议，这对我来说太重要了，因为在科研中，如何准确地解读和呈现实验数据，是衡量一个实验成功与否的关键。书中还穿插了很多实际的案例分析，帮助我理解理论知识如何在实际实验中得到应用，以及如何分析和解决实验中遇到的各种问题。我感觉，这本书不只是教你“怎么做”，更是教你“为什么这么做”以及“如何做得更好”，这对于我未来深入科研非常有指导意义。

评分☆☆☆☆☆

化学对我们认识和利用物质具有重要的作用。宇宙是由物质组成的，化学则是人类认识和改造物质世界的主要方法和手段之一，它是一门历史悠久而又富有活力的学科，与人类进步和社会发展的关系非常密切，它的成就是社会文明的重要标志。

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概述

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编辑本段

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存，在与自然界的种种灾难进行抗争中，发现和利用了火。原始人类从用火之时开始，由野蛮进入文明，同时也就开始了用化学方法认识和改造天然物质。燃烧就是一种化学现象。（火的发现和利用，改善了人类生存的条件，并使人类变得聪明而强大。）掌握了火以后，人类开始食用熟食；继而人类又陆续发现了一些物质的变化，如发现在翠绿色的孔雀石等铜矿石上面燃烧炭火，会有红色的铜生成。在中国，春秋冶铁，战国炼钢。[2]

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萌芽时期

评分☆☆☆☆☆

这样，人类在逐步了解和利用这些物质的变化的过程中，制得了对人类具有使用价值的产品。人类逐步学会了制陶、冶炼；以后又懂得了酿造、染色等等。这些由天然物质加工改造而成的制品，成为古代文明的标志。在这些生产实践的基础上，萌发了古代化学知识。

评分☆☆☆☆☆

从开始用火的原始社会，到使用各种人造物质的现代社会，人类都在享用化学成果。人类的生活能够不断提高和改善，化学的贡献在其中起了重要的作用。

评分☆☆☆☆☆

化学对我们认识和利用物质具有重要的作用。宇宙是由物质组成的，化学则是人类认识和改造物质世界的主要方法和手段之一，它是一门历史悠久而又富有活力的学科，与人类进步和社会发展的关系非常密切，它的成就是社会文明的重要标志。