络合物的磁化率的测定.doc

络合物的磁化率的测定
班级：2011级化工班 学号：20115053001 姓名：徐冬冬 成绩：
一、实验目的
1、掌握古埃(Gouy)法测定磁化率的原理和方法。
2、通过测定一些络合物的磁化率，求算未成对电子数和判断这些分子的配键类型。
二、实验原理
1、磁化率
物质在外磁场作用下，物质会被磁化产生一附加磁场。物质的磁感应强度等于

式中B0为外磁场的磁感应强度；B′为附加磁感应强度；H为外磁场强度；μ0为真空磁导率，其数值等于4π×10-7N／A2。
物质的磁化可用磁化强度M来描述，M也是矢量，它与磁场强度成正比。
式中Z为物质的体积磁化率。在化学上常用质量磁化率χm或摩尔磁化率χM来表示物质的磁性质。

式中ρ、M分别是物质的密度和摩尔质量。
2、分子磁矩与磁化率
物质的磁性与组成物质的原子，离子或分子的微观结构有关，当原子、离子或分子的两个自旋状态电子数不相等，即有未成对电子时，物质就具有永久磁矩。由于热运动，永久磁矩的指向各个方向的机会相同，所以该磁矩的统计值等于零。在外磁场作用下，具有永久磁矩的原子，离子或分子除了其永久磁矩会顺着外磁场的方向排列。(其磁化方向与外磁场相同，磁化强度与外磁场强度成正比)，表观为顺磁性外，还由于它内部的电子轨道运动有感应的磁矩，其方向与外磁场相反，表观为逆磁性，此类物质的摩尔磁化率χM是摩尔顺磁化率χ顺和摩尔逆磁化率χ逆的和。

对于顺磁性物质，χ顺 >>∣χ逆∣，可作近似处理，χM=χ顺 。对于逆磁性物质，则只有χ逆，所以它的χM=χ逆。
第三种情况是物质被磁化的强度与外磁场强度不存在正比关系，而是随着外磁场强度的增加而剧烈增加，当外磁场消失后，它们的附加磁场，并不立即随之消失，这种物质称为铁磁性物质。
磁化率是物质的宏观性质，分子磁矩是物质的微观性质，用统计力学的方法可以得到摩尔顺磁化率χ顺和分子永久磁矩μm间的关系

式中N0为阿佛加德罗常数；K为波尔兹曼常数；T为绝对温度。
物质的摩尔顺磁磁化率与热力学温度成反比这一关素，称为居里定律，是居里首先在实验中发现，C为居里常数。物质的永久磁矩产。与它所含有的未成对电子数n的关系为式中μB为玻尔磁子，其物理意义是单个自由电子自旋所产生的磁矩。

式中h为普朗克常数；me为电子质量。因此，只要实验测得χM，即可求出μm，算出未成对电子数。这对于研究某些原子或离子的电子组态，以及判断络合物分子的配键类型是很有意义的。
根据未成对电子数判断络合物的配键类型： 算出的未成对电子数，对于研究原子或离子的电子结构，判断络合物的配键类型是很有意义的。
络合物的价键理论认为：络合物可分为电价络合物和共价络合物。电价络合物是指中央离子与配位体之间靠静电库仑力结合起来，这种化学键称为电价配键。这时中央离子的电子结构不受配位体影响，基本上保持自由离子的电子结构。共价络合物则是以中央离子的空的价电子轨道接受配位体的孤对电子以形成共价电子重排，以腾出更多空的价电子轨道，并进行“杂化”，来容纳配位体的电子对。
3、磁化率的测定
由于 代入整理得

式中h为样品高度；m为样品质量；M为样品摩尔质量；ρ为样品密度；μ0为真空磁导率。μ0=4π×10-710-7N／A2。
三、实验步骤
1 、按操作规程及注意事项细心启动磁天平
2 、磁场两级中心处磁场强度H的测定
1）、用高斯公式测量，读取励磁电流值。
2）、用一只Xm的莫尔盐标定对应于特定励磁电流值的磁场强度值。
标定步骤如下：
1）取一支洁净、干燥的空样品管悬挂在古埃磁天平的挂钩上，使样品管底部正好与磁极中心线齐平，准确称得空样品管质量；然后将励磁稳流电流开关接通，调节励磁电流值为0A，迅速且准确地称取此时空样品管的质量；继续由小至大调节励磁电流至200A，再称质量；称毕，将励磁电流降至零，并记录数据。
2）取下样品管用小漏斗装入事先研细并干燥过的硫酸亚铁铵，并不断让样品管底部在软垫上轻轻碰击，使样品均匀填实，直至所要求的高度，(用尺准确测量)，按前述方法将装有硫酸亚铁铵的样品管置于磁天平上称量，重复称空管时的路程，并记录数据 。
3）同一样品管中，同法测定硫酸亚铁的质量，并记录数据。
测定后的样品均要倒回试剂瓶，可重复使用。
四、数据记录与处理
1）将所测数据列表
电流A
空管质量g
加入硫酸亚铁铵g
空管质量g
加入硫酸亚铁g
0
20.8826
36.0969
20.8826
36.8688
200
20.8825
36.2171
20.8824
36.9109
已知六水硫酸亚铁铵的磁化率为1.407×107立方米每摩尔
由六水硫酸亚铁铵的磁化率可得出H
H=7.83×107T
七水硫酸亚铁的的磁化率0.9926×10-7立方米每摩尔
七水硫酸亚铁的永久磁矩Um=3.99×10-23A*m*m
其未成对电子数n=4
五、问题与讨论
1、用古埃磁天平测定磁化率的精密度与哪些因素有关?
答：（1）样品管的悬挂位置：正处于两磁极之间，底部与磁极中心线齐平，悬挂样品管的悬线勿与任何物体相接触；
（2）摩尔探头是否正常：钢管是否松动，若松动，需坚固。
（3）温度光照：温度不宜高于60℃，不宜强光照射，不宜在腐蚀性气体场合下使用。
（4）摩尔探头平面与磁场方向要垂直。
（5）空样品管需干燥洁净，每次装样高度，均匀度需一样，测量结果的精密才高。