在進行本實驗前一周配制五個聚苯乙烯的苯溶液,使最終濃度達到2.0、1.8、1.5、1.2和1.0克/100毫升.溶液配制是分別準確稱取所需的聚苯乙烯量到五個50毫升的容量瓶中,加入約所需量的一半的苯.留下250毫升溶劑以備彌補配制溶液用.
dn/dc 的測定 將先前已準備好的溶解了的聚苯乙烯樣品用苯稀釋到容量瓶上的刻度,并將每一溶液混合均勻.
示差折光儀的光源應(yīng)在測定前點著約15分鐘(實驗用的是Phoenix目測示差折光儀.若用其它的儀器,應(yīng)參考所提供儀器的說明書),讓恒溫浴的水(25°℃)在示差儀的池一室夾套中循環(huán).靠轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)盤將一綠色濾光片放在光路中,這一濾光片提供了546毫微米的單色光源.
為保護固定住的池子,用一在針頭上套有短的塑料管的注射器來裝滿與抽空池子中的液體.每次加入一新的溶液到池中的一個室內(nèi)時,應(yīng)取出以前的溶液并用新溶液沖洗三次池室,然后再加入1毫升樣品溶液進行測定.當進行充滿或洗滌操作時決不允許有液體流到池的外表面.
池子有兩個固定位置相隔180°,排布得使池子的前后窗與光束垂直.這樣的排布可以測定當光線先透過溶劑而后透過溶液時或者當它先透過溶液而后透過溶劑時產(chǎn)生的位移差.位置1是當池柄指向燈時溶液放在后室.在位置2池柄靠近觀察者.
因為必須作溶劑的改正,所以池子的兩個室都用溶劑沖洗,移去溶劑并在每一室內(nèi)加入1毫升溶劑.重新蓋好蓋子放置10分鐘以建立熱平衡.
池子在位置1固定住,將顯微鏡聚焦在狹縫的像上直到形成最清晰的像.焦點在以后的測定中應(yīng)保持不變.調(diào)節(jié)目鏡測微器使得顯微鏡中目鏡的十字線和狹縫的像的中心相對應(yīng).在小數(shù)點以前第一個有效數(shù)字是在顯微鏡前直接放入一片白紙從目鏡的標尺上讀出的.小數(shù)點后的三個有效數(shù)字是從目鏡測微器上讀出.然后移動十字線并用同樣的方法得出新的讀數(shù).重復(fù)此操作直到在位置1測得總共5個讀數(shù).同組人亦應(yīng)測定這些讀數(shù).然后將池柄固定在位置2并取5個讀數(shù).在位置1和位置2上測得溶劑的讀數(shù)分別平均得出數(shù)據(jù)d10和d20,得出溶劑位移的改正(d0):
d0=d20-d10 (25-16)
將池子轉(zhuǎn)回到位置1,并從最靠近顯微鏡的室中移去溶劑.用最濃的溶液每次1毫升連續(xù)三次沖洗池室,并加入1毫升新鮮樣品到溶液室中.使池室達到熱平衡,取5次讀數(shù)以測定d1,再把池子轉(zhuǎn)到位置2,取5次讀數(shù)以測定d2.得出溶液的位移:
d=d2-d1 (25-17)
并得出對溶劑零點改正后的總位移(△d):
△d=d-d0 (25-18)
而示差折光指數(shù)為:
△n=k△d (25-19)
這里池子的常數(shù)k是提供的.溶劑的折光指數(shù)是在通常的折射儀上測定的.對每一種溶液若△n對c作圖是一直線,你可繼續(xù)進行實驗.
移去溶液后,用溶劑沖洗每一池室三次,洗凈折光儀的池子并使之干燥.
濁度的測定 外來的質(zhì)點,例如塵埃,將對散射起作用;若要進行有意義的濁度測定,必須將它除去.對于在無塵環(huán)境中的精確測定或者在極性溶劑中的工作,必須用壓力經(jīng)超細過濾器過濾測試的溶液.對本實驗,用一個簡單的中號的熔結(jié)玻璃砂漏斗靠重力送料過濾就夠了.溶劑和溶液應(yīng)從容量瓶中直接過濾到散射光度計的測定池中.
用Brice-Phoenix 2000 型散射光度計測定(若用其它的光散射儀,必須附有該儀器操作的專門的說明)90°的散射光和0°的散射光之比.散射比正比于濁度,而濁度可用來計算Mw[方程(25-12)].
這個散射光度計是一簡易的裝置.從汞蒸氣燈L發(fā)出的光源(見圖25-3)用一個546毫微米濾光片F(xiàn)1得到單色光;將光進行(D'S)準直,準直光強的控制是用一系列帶有推桿的中性濾光片(F2)讓光從頂部到底部透過大約為原光強的50、25、12和5%.這光束可用一快門線控制的快門(S)與光電池完全隔開.因為散射光僅有入射光強的一部分,所以需要進行光的衰減.當直接射在光電池(PT)(0°位置)上時,主要用濾光片來減弱入射光的強度.決不允許光直接射到光電池上,在打開快門前總要確定濾光片是否放置好.
樣品放在一個30×30×60毫米方形的濁度池(C)中,它被固定在一端有一乳白參比標準(W)和另一端有一光電倍增管的轉(zhuǎn)動平臺的中心.當平臺放在0°時,參比標準、樣品以及光電倍增管在準直光的光路中.在其它任何角度時,只有樣品在光路中.因為光束本身從溶液透過以后被吸收在光阱中,所以光電倍增管測量的僅是由平臺固定的角度方向上的散射光.光電倍增管的相應(yīng)值用一個與它連接的檢流計上檢出.
接通光散射儀的電源,用反復(fù)電路開關(guān)控制光電倍增管電流在斷開位置.關(guān)閉快門以隔斷光束;轉(zhuǎn)動546毫微米綠色濾光片到光路位置上,用約30毫升最濃的溶液裝滿樣品池.將這盛滿的池子放在支架上;始終要注意別觸摸池窗.將平臺置于90°位置;要察看工作標準是處在轉(zhuǎn)動臺上以乳白玻璃表面向著燈的位置并且要肯定已經(jīng)用模擬管來代替平行光管上的起偏鏡和目鏡圓筒上的檢偏鏡,并已放置妥當.接上檢流計并開啟光電倍增管的電源(在用光電池單元之前,汞蒸氣燈至少應(yīng)點著5分鐘).
在光度計預(yù)熱大約20分鐘后,可準備作散射比測定.為了在過程控制中檢流計有最大的偏轉(zhuǎn),置中等靈敏度控制于10的位置,校對一下平臺是否放在90°的位置,拉開推桿移去中性濾光片(無色濾光片).如已經(jīng)解釋過的那樣,當光電池直接處在光束內(nèi)(0°)時,需要加濾光片.開啟快門,調(diào)節(jié)粗調(diào)控制器至用中等調(diào)節(jié)控制時檢流計保持近于滿刻度(85到95)的偏轉(zhuǎn).對微小的調(diào)節(jié)可用細調(diào)控制.關(guān)閉快門并用零點控制調(diào)節(jié)檢流計光點指示在零.開啟快門并重新調(diào)節(jié)檢流計幾乎到滿刻度偏轉(zhuǎn).
推回中性濾光片并在沒有變動靈敏度裝置下使平臺轉(zhuǎn)到0°.若在0°位置觀察不到近于滿刻度的偏轉(zhuǎn),則由任意組合的濾光片組中移去一個或者更多的濾光片直到保持所希望的偏轉(zhuǎn),于是記下檢流計讀數(shù)和光路中的濾光片組合.這讀數(shù)為Gw.轉(zhuǎn)動平臺到90°,移去光路中的濾光片并記下檢流計讀數(shù).90°的讀數(shù)為Gs.在進行另一溶液測定前記下大約5組Gw和Gs讀數(shù).
重復(fù)對每一濃度的溶液和溶劑的測定操作.為了測定,在裝新的溶液前應(yīng)用幾毫升的新溶液沖洗測定池.對每個濃度的溶液應(yīng)記下5個Gw和Gs的讀數(shù),且檢流計零點應(yīng)經(jīng)常校正.
測定池在存放前應(yīng)徹底洗凈,在允許學生離開實驗室前儀器應(yīng)全部關(guān)閉好.
將散射比Gs/Gw換算成濁度應(yīng)有一系列校正.
τ=[16TD/3(1.049)h]n02(Rw/Rc)(aFGs/Gw) (25-20)
TD是乳白玻璃參比標準作為一個完全反射擴散器的預(yù)先測定的因子,因子1.049是反射校正,h是樣品前光闌的寬度,Rw/Rc是預(yù)先測定的校正折射的因子,a是聯(lián)系工作標準與參比標準的系數(shù),F(xiàn)是用在測定散射比中中性濾光片的透射率的乘積.所有的常數(shù)都是已知的或事先測定的;并都提供給學生.濁度是散射比和25℃下溶劑的折光指數(shù)(n0)的平方以及合適的常數(shù)的乘積.
Mw和第二維利系數(shù)可根據(jù)方程(25-12)用Hc/τ對c作圖計算出來.
儀器 有恒溫控制的示差折光儀,散射光度計,中等孔徑熔結(jié)玻璃砂漏斗,注射器和50毫升容量瓶.
化學試劑 聚苯乙烯和苯.