在自然度下的动力学揭秘:13C NMR同位素效应实验
张文文, 张培超, 盖聪昊, 柴晓云, 邹燕, 赵庆杰
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202411076
在化学反应动力学研究中,动力学同位素效应(KIE)为深入理解化学反应路径和机制提供了关键信息。除了广泛应用的氢/氘同位素效应外, 碳原子以及质量更大一些原子的同位素效应也日益受到关注。值得一提的是, Singleton于1995年提出了一种基于核磁共振(NMR)技术的高精度KIE (12C/13C)测量方法,为该领域带来了重要突破。该方法无需对化合物进行昂贵且复杂的同位素标记操作,利用13C的自然丰度的样品结合高分辨率NMR实验,能够直接测量12C和13C之间的KIE数值,且具有极高的精度。本文将详细介绍这一方法的理论基础、实验步骤以及应用实例,探讨其在化学反应机理和动力学研究中的重要意义与优势。
关键词: 动力学同位素效应(KIE), 核磁共振(NMR)技术, 自然丰度, 13C NMR同位素效应实验, 化学反应机制
液体饱和蒸气压测定实验的拓展与延伸
颜美, 丰日达, 叶尔多斯·托合塔尔汗, 龙彪, 周丽, 果崇申
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202308103
液体饱和蒸气压实验通过测定一定温度区间内液体的饱和蒸气压,利用克-克方程得到摩尔蒸发焓。由于摩尔蒸发焓是温度的函数,不同温度区间其测定值不同,导致相对误差较大。结合摩尔蒸发焓的计算筛选温度区间以减小实验误差的方法未见应用于实验教学。本实验选择纯水代替有机试剂作为研究对象,根据基尔霍夫定律的方法计算不同温度区间水的平均摩尔蒸发焓,以此作参照确定最佳温度测量区间。进一步引入拉乌尔定律,将纯液体饱和蒸气压的测定扩展应用于电解质与非电解质溶液,可关联更多理论教学内容。实验结果表明,40–60 °C范围内测定纯水的饱和蒸气压误差较小,利用实验结果得到的摩尔蒸发焓与计算值相吻合,误差仅为0.465%。将该方法拓展至蔗糖和NaCl溶液饱和蒸气压的测定,可以进一步验证拉乌尔定律以及非理想稀溶液引入活度因子的必要性。此外,利用虚拟仿真技术演示静态法中气体分子的流向和系统压力的变化,增加可视化效果,使实验原理清晰易懂。
关键词: 饱和蒸气压, 克劳修斯-克拉贝龙方程, 拉乌尔定律, 蔗糖水溶液, NaCl水溶液

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