絡(luò)合物的磁化率的測(cè)定

1、絡(luò)合物的磁化率的測(cè)定班級(jí)：2011級(jí)化工班學(xué)號(hào)：20115053001 姓名：徐冬冬 成績(jī)：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握古埃（Gouy）法測(cè)定磁化率的原理和方法。2、通過(guò)測(cè)定一些絡(luò)合物的磁化率，求算未成對(duì)電子數(shù)和判斷這些分子的配鍵類(lèi)型。二、實(shí)驗(yàn)原理1、磁化率物質(zhì)在外磁場(chǎng)作用下，物質(zhì)會(huì)被磁化產(chǎn)生一附加磁場(chǎng)。物質(zhì)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等 于W =方仆+ 冋右+萬(wàn)式中B0為外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；B為附加磁感應(yīng)強(qiáng)度；H為外磁場(chǎng)強(qiáng)度；卩0為 真空磁導(dǎo)率，其數(shù)值等于4nX10-7N/ A2。物質(zhì)的磁化可用磁化強(qiáng)度 M來(lái)描述，M也是矢量，它與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比。式中Z為物質(zhì)的體積磁化率。在化學(xué)上常用質(zhì)量磁化率X m或摩爾磁化率X

2、M來(lái)表 示物質(zhì)的磁性質(zhì)。式中p、M分別是物質(zhì)的密度和摩爾質(zhì)量。2、分子磁矩與磁化率物質(zhì)的磁性與組成物質(zhì)的原子，離子或分子的微觀(guān)結(jié)構(gòu)有關(guān)，當(dāng)原子、離子 或分子的兩個(gè)自旋狀態(tài)電子數(shù)不相等，即有未成對(duì)電子時(shí)，物質(zhì)就具有永久磁矩。 由于熱運(yùn)動(dòng)，永久磁矩的指向各個(gè)方向的機(jī)會(huì)相同，所以該磁矩的統(tǒng)計(jì)值等于零。 在外磁場(chǎng)作用下，具有永久磁矩的原子，離子或分子除了其永久磁矩會(huì)順著外磁 場(chǎng)的方向排列。（其磁化方向與外磁場(chǎng)相同，磁化強(qiáng)度與外磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比），表 觀(guān)為順磁性外，還由于它內(nèi)部的電子軌道運(yùn)動(dòng)有感應(yīng)的磁矩， 其方向與外磁場(chǎng)相 反，表觀(guān)為逆磁性，此類(lèi)物質(zhì)的摩爾磁化率X M是摩爾順磁化率X順和摩爾逆磁化 率X逆

3、的和。對(duì)于順磁性物質(zhì)，X順 I X逆I,可作近似處理，x M=x順。對(duì)于逆磁性物 質(zhì)，則只有X逆，所以它的X薩X逆。第三種情況是物質(zhì)被磁化的強(qiáng)度與外磁場(chǎng)強(qiáng)度不存在正比關(guān)系， 而是隨著外 磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加而劇烈增加，當(dāng)外磁場(chǎng)消失后，它們的附加磁場(chǎng)，并不立即隨之 消失，這種物質(zhì)稱(chēng)為鐵磁性物質(zhì)。磁化率是物質(zhì)的宏觀(guān)性質(zhì)，分子磁矩是物質(zhì)的微觀(guān)性質(zhì)，用統(tǒng)計(jì)力學(xué)的方法 可以得到摩爾順磁化率X順和分子永久磁矩卩m間的關(guān)系Y = N曲如_ C _ 3KT _ T式中N）為阿佛加德羅常數(shù)；K為波爾茲曼常數(shù)；T為絕對(duì)溫度。物質(zhì)的摩爾順磁磁化率與熱力學(xué)溫度成反比這一關(guān)素，稱(chēng)為居里定律，是居里首先在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，C為居里常

4、數(shù)。物質(zhì)的永久磁矩產(chǎn)。與它所含有的未成對(duì) 電子數(shù)n的關(guān)系為式中卩b為玻爾磁子，其物理意義是單個(gè)自由電子自旋所產(chǎn)生的磁矩。式中h為普朗克常數(shù)；m為電子質(zhì)量。因此，只要實(shí)驗(yàn)測(cè)得 x m,即可求出卩m， 算出未成對(duì)電子數(shù)。這對(duì)于研究某些原子或離子的電子組態(tài)， 以及判斷絡(luò)合物分 子的配鍵類(lèi)型是很有意義的。根據(jù)未成對(duì)電子數(shù)判斷絡(luò)合物的配鍵類(lèi)型：算出的未成對(duì)電子數(shù)n，對(duì)于研究原子或離子的電子結(jié)構(gòu)，判斷絡(luò)合物的配鍵類(lèi)型是很有意義的。絡(luò)合物的價(jià)鍵理論認(rèn)為：絡(luò)合物可分為電價(jià)絡(luò)合物和共價(jià)絡(luò)合物。 電價(jià)絡(luò)合 物是指中央離子與配位體之間靠靜電庫(kù)侖力結(jié)合起來(lái)，這種化學(xué)鍵稱(chēng)為電價(jià)配 鍵。這時(shí)中央離子的電子結(jié)構(gòu)不受配位體影

5、響， 基本上保持自由離子的電子結(jié)構(gòu)。 共價(jià)絡(luò)合物則是以中央離子的空的價(jià)電子軌道接受配位體的孤對(duì)電子以形成共 價(jià)電子重排，以騰出更多空的價(jià)電子軌道，并進(jìn)行“雜化”，來(lái)容納配位體的電 子對(duì)。3、磁化率的測(cè)定由于代入整理得世（心7穴空憂(yōu)土樣品一 密）卉* g *理式中h為樣品高度；m為樣品質(zhì)量；M為樣品摩爾質(zhì)量；p為樣品密度；卩0為真 空磁導(dǎo)率。卩 0=4 n X 10-710-7N/A2。三、實(shí)驗(yàn)步驟1 、按操作規(guī)程及注意事項(xiàng)細(xì)心啟動(dòng)磁天平2、磁場(chǎng)兩級(jí)中心處磁場(chǎng)強(qiáng)度 H的測(cè)定1 ）、用高斯公式測(cè)量，讀取勵(lì)磁電流值。2 ）、用一只Xm的莫爾鹽標(biāo)定對(duì)應(yīng)于特定勵(lì)磁電流值的磁場(chǎng)強(qiáng)度值。標(biāo)定步驟如下：1）取

6、一支潔凈、干燥的空樣品管懸掛在古埃磁天平的掛鉤上，使樣品管底 部正好與磁極中心線(xiàn)齊平，準(zhǔn)確稱(chēng)得空樣品管質(zhì)量；然后將勵(lì)磁穩(wěn)流電流開(kāi)關(guān)接 通，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流值為 0A,迅速且準(zhǔn)確地稱(chēng)取此時(shí)空樣品管的質(zhì)量；繼續(xù)由小 至大調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流至200A,再稱(chēng)質(zhì)量；稱(chēng)畢，將勵(lì)磁電流降至零，并記錄數(shù)據(jù)。2）取下樣品管用小漏斗裝入事先研細(xì)并干燥過(guò)的硫酸亞鐵銨，并不斷讓樣品管底部在軟墊上輕輕碰擊，使樣品均勻填實(shí)，直至所要求的高度，（用尺準(zhǔn)確測(cè)量），按前述方法將裝有硫酸亞鐵銨的樣品管置于磁天平上稱(chēng)量，重復(fù)稱(chēng)空管時(shí)的路程，并記錄數(shù)據(jù)。3 ）同一樣品管中，同法測(cè)定硫酸亞鐵的質(zhì)量，并記錄數(shù)據(jù)。測(cè)定后的樣品均要倒回試劑瓶，可重復(fù)

7、使用。四、數(shù)據(jù)記錄與處理1）將所測(cè)數(shù)據(jù)列表電流A空管質(zhì)量g加入硫酸亞鐵銨g空官質(zhì)量g加入硫酸亞鐵g020.882636.096920.882636.868820020.882536.217120.882436.9109已知六水硫酸亞鐵銨的磁化率為1.407 X 10-7立方米每摩爾由六水硫酸亞鐵銨的磁化率可得出 HH=7.83X 107T 七水硫酸亞鐵的的磁化率0.9926 X 10-7立方米每摩爾23七水硫酸亞鐵的永久磁矩 Um=3.99X 10- A*m*m其未成對(duì)電子數(shù)n=4五、問(wèn)題與討論1、用古埃磁天平測(cè)定磁化率的精密度與哪些因素有關(guān)答:(1)樣品管的懸掛位置：正處于兩磁極之間，底部與磁極中心線(xiàn)齊平，懸掛樣品管的懸線(xiàn)勿與任何物體相接觸；(2) 摩爾探頭是否正常