粘度法测定水溶性高聚物相对分子质量（修改）

实验二 粘度法测定水溶性高聚物相对分子质量

Ⅰ目的要求

一 测定多糖聚合物—右旋糖苷的平均相对分子质量 二 掌握用乌贝路德粘度计测定粘度的原理和方法

Ⅱ基本原理

利用大分子溶液的粘度和其相对分子质量间的某种经验方程来测定和计算大分子化合物分子质量的方法，称为粘度法。所测得的大分子化合物的相对分子质量为粘均相对分子质量。

将大分子化合物加入到纯溶剂中形成稀溶液，溶液的粘度η总是比纯溶剂大得多，若将?和?0进行不同的组合，可得到粘度的三种表示方法。 相对粘度：

?r???0 （2-1）

表示溶液粘度与溶剂粘度的比值。 增比粘度：

?r?????0??0??r?1

（2-2）

表示溶液粘度比溶剂粘度增加的相对值。 比浓粘度：

?spc （2-3）

表示单位浓度的溶质对粘度的贡献。 特性粘度：

????limc?0?spc?limc?0ln?rc （2-4）

表示溶液浓度无限稀释时的比浓粘度。它是几种粘度中最能放映溶质分

子本性的一种物理量，代表了在无限稀释的溶液中，单位浓度大分子化合物溶液粘度变化分数。

在溶液浓度很稀时，比浓粘度与溶液浓度C的关系是

?spc?????K1???c （2-5）

2

ln?rc?????K1???c （2-6）

2根据这两个经验公式，处理实验数据并作图，从稀溶液向无限稀释处外推求

???。图2-1

特性粘度和大分子化合物相对分子质量之间有如下的经验方程： ????KM? （2-7）

?式中， K和 α：与

Mη ： 大分子化合物的粘均相对分子质量

右旋糖苷在37℃时，以水为溶剂时，K=0.141cm3.g-1,α=0.46。在测得溶液的[η]后,代入式(2-7)中，即可求得大分子化合物右旋糖苷的粘均相对分子质量。 乌式粘度计是常用的一种测定溶液粘度的玻璃仪器，如图2-2。其测定粘度的方法，亦称毛细管法。即在特定温度下，测定一定体积的某液体流过一定长度的毛细管所需要时间，可求得该液体的相对粘度。它最大的有点是可以在粘度计内采取逐渐稀释的方法而连续测得不同浓度的相对粘度ηr

温度一定时，当液体在一定长度的毛细管中因重力作用而流出时，其粘度可用下式描述。

???prt8lV4??h?grt8lV4 （2-8）

式中，p是液体流动时在毛细管两端的压力差

在相同条件下，使用同一粘度计测定两种液体的粘度时（例如，纯溶剂η0与大分子化合物稀溶液η），则两液体的粘度之比等于其密度与流出时间的乘积之比：

??0??t?0t0 （2-9）

通常测定大分子相对分子质量都是在稀溶液的条件下进行，故溶液的密度与溶剂的密度可以近似地认为相等，则在测定溶液和溶剂的相对粘度时，有

?r???0?tt0 （2-10）

因此，通过测定在毛细管中一定体积的溶液和溶剂的流出时间，可求得ηr，并进一步求得

?spc、

ln?rc及 ???，代入式(2-7)，即得右旋糖苷的平均分子量，

本测定方法具有设备简单，操作简便，精确度好等特点。

图2-1 外推法求[η]

图2-2 乌式粘度计

Ⅲ 仪器 试剂

乌氏粘度计 1支 移液管（2mL、5 mL、10 mL）恒温水浴 1套 秒表 3号砂芯漏斗 1只 锥形瓶（100 mL） 吸滤瓶（250 mL） 1只 容量瓶（50 mL） 烧杯（50 mL） 1个 铬酸洗液 右旋糖苷（分析纯）

各一支1个 1只 一个 Ⅳ 实验步骤

一、 溶液的配制

用分析天平准备称取1g右旋糖苷，倒入预先洗净的50 mL烧杯中，加入约30 mL蒸馏水，在水浴中加热至溶液完全透明，取出自然冷却至室温，再将溶液移至50 mL的容量瓶中，并用蒸馏水稀释至刻度。然后用预先洗净并烘干的3号砂芯漏斗过滤，装入100mL锥形瓶中备用。（此溶液在实验之前已经配好，并且放置在冰箱中，用时取出，它的浓度为0.02g/mL）

二、粘度计的洗涤

先将洗液灌入粘度计内，并使其反复流过毛细管部分。然后将洗液倒入专用瓶中，再顺次用自来水、蒸馏水洗涤干净。容量瓶、移液管中也应仔细洗净。

三、溶液流出时间的测定

从烘箱中取出完全烘干的粘度度。开启恒温水浴和搅拌器的电源，调节温度为25℃(或37℃)。先在粘度计的C管和B管的上端套上干净清洁的橡皮管，在铁架台上调节好粘度计的垂直度和高度，然后将粘度计安放在恒温水浴中（G球及以下部位应在水浴的液面下，以确保整个操作过程中，溶液处于恒温状态）。用移液管加入10mL糖苷溶液，（不要将溶液黏在粘度计的管壁上），并用夹子夹住C管上的橡皮管下端，使其不通大气。在B管的橡皮管用洗耳球将溶液从F球经D球、毛细管，E球抽至G球中部，放开洗耳球，同时松开C管上夹子，使其通大气。此时溶液顺毛细管而流下，当液面流经a线处时，立刻按下秒表开始计时，至b处则停止计时。记下流经a，b之间所需时间。重复测定三次，偏差应小于0.2s，取其平均值。

然后依次分别小心加入2.0，3.0，5.0，10.0mL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球中充分搅拌（可用洗耳球吹起的方法，但不要将溶液溅到管壁上），然后将稀释液抽洗粘度计的毛细管、E球和G球，使粘度计内各处溶液的浓度相等，而且需恒温。

四 、溶剂流出时间t0的测定

用自来水充分洗净粘度计，并用蒸馏水润洗多次。按以上方法测量溶剂水的流出时间t0，恒温5min后再测，重复测定三次。 注意事项

⑴ 粘度计必须十分洁净，要注意防止微粒杂质阻塞毛细管。必要时，溶液、溶剂在实验前均经砂芯漏斗过滤。

⑵ 大分子化合物在溶剂中溶解缓慢，配制时要注意其是否完全溶解。亦可由实验教师提前数天做准备，配制好溶液存入冰箱待用。

⑶ 实验是在同一粘度计内测定溶剂及一系列不同浓度溶液的流出时间。故溶剂、溶液每次加入量应准确。且每次测量前都要恒温5min，保持温度测量一致。

⑷ 测定完毕后，速将粘度计冲洗干净，以免溶剂挥发后，大分子化合物的薄膜粘于仪器内部，甚至阻塞毛细管而影响再次使用。

⑸ 乌式粘度计易损坏，使用时要小心，用海绵和铁夹固定好。

Ⅴ 数据记录及处理

一、 根据实验对不同浓度的溶液测得的相应流出时间计算ηsp、ηr、ηsp/C、

㏑ηr/C。

二、用ηsp/C和㏑ηr/C对C作图，外推至C=0处，求出【η】 三、将【η】值代入（2—7）式，计算M。

Ⅵ 问题讨论

一、 乌氏粘度计中的支管有什么作用？

二、评价粘度法测定高聚物相对分子质量的优缺点，指出影响准确测量结果的因

素。

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