物质微观结构的变化必然伴随着能量释放或吸收,宏观体现在温度的改变上。但是有时候温度的微小改变单靠触摸感觉是不够的,用温度计检测难免不精确而且实时性不佳。基于数字化实验室的温度传感器可以帮助人们即时地了解物质变化时的温度改变,更全面地认识微观变化,达到化学知识的三重表征。
　　
　　1 I2和不同溶剂之间的作用
　　
　　碘在非极性、弱极性溶剂中的溶解度大于它在水中的溶解度,它们的溶液呈现紫色、棕褐色等不同的颜色(表1)。实验证明:形成褐色溶液是溶剂分子以其一对电子和I-I配位。常见的醇、酮等均能提供电子对和I-I配位,所以它们的溶液显褐色。若溶剂提供电子对的能力更强,则溶液颜色向浅黄色过渡(如在水中的颜色);若提供电子对的能力不强,则溶液呈紫色。由于溶剂的电子对和碘配位,所以在碘与之结合较强的溶剂中溶解度稍大些,同时很容易想象褐色溶液中的碘较紫色溶液中的碘更为活泼。
　　1.1 实验目的使用温度传感器感测体系温度的瞬时和连续变化情况;探究温度对I2溶解于不同溶剂的影响。
　　1.2 实验仪器与药品仪器:温度传感器、磁子搅拌器、100 mL烧杯、天平、10 mL量筒。药品:I2、三氯甲烷、乙醇、四氯甲烷。
　　
　　1.4 实验数据见表2
　　1.5 实验小结往I2—CHCl3和I2—CHCl4的溶液中加C2H5OH,溶液的颜色由紫色向紫红色、褐色、棕色转变。实验结果表明,C2H5OH和I2的结合力强于CHCl3和I2,C2H5OH和I2发生明显的配位作用,所以在滴加搅拌后,温度上升较多;而C2H5OH和I2的结合力与CCl4和I2的结合力相差无几,混合时放热较少。
　　
　　2 物质混合放热
　　
　　2.1 实验目的使用温度传感器感测体系温度的瞬时和连续变化情况;探究结构对物质混合时吸放热量的 影响。
　　
　　已知C2H5OH和H2O能以任何比例互相混合的现象是和它们相互间形成氢键有关,而今形成氢键的放热量却不如CHCl3和(CH3)2CO混合时放热多。为了说明CHCl3和(CH3)2CO互相溶解时放热量大,不能用比氢键弱的分子间作用力来解释,所以只能用氢键来讨论。似乎结构中没有生成氢键的前提,但不用氢键又不能解释上述事实。其实在CHCl3分子中,3个Cl原子和C原子相连,Cl原子是拉电子基团,会使和3个Cl相连的C原子正性增强;在(CH3)2CO分子中,CH3推电子基团,因此和2个CH3相连的C原子的负性增强,从而使与之相连的O原子变得更负,这样就有可能发生下列氢键的结合:Cl3CH……OC(CH3)2。
　　
　　3 小结
　　
　　最后,尚需说明一个问题:在以上2个实验中都有氢键形成,为什么CHCl3和(CH3)2CO间形成氢键放热量量更大呢?从结构上来看,C2H5OH和H2O间形成的氢键肯定强于CHCl3和(CH3)2CO间的键,其所以放热量少,是因为C2H5OH和H2O混合放热量是“C2H5OH和H2O间形成氢键放热量和拆散H2O分子间、C2H5OH分子间的氢键吸热量的代数和”;而CHCl3和(CH3)2CO间形成氢键放热量是它和拆散CHCl3分子间、(CH3)2CO分子间作用力的代数和。■
　　(作者单位:南京晓庄学院生物化工与环境工程学院)