实验11 磁化率——络合物结构的测定.doc

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1、磁化率——络合物结构的测定摘要：本实验探究了磁介质在磁场中的磁化现象，利用古埃磁天平测定物质磁化率，其中磁场强度用已知克磁化率的莫尔盐进行间接标定，然后测定FeSO4·7H2O和K4[Fe(CN)6]·3H2O的磁化率并进一步推测出络合物中的未成对电子数，进而判断络合物中央离子的电子结构和成键类型关键词：磁化率古埃磁天平电子结构络合物MagneticSusceptibility——TheMeasurementoftheStructureofCoordinationCompoundsMingXuanZhangPB15030833Abstract:Inthisexperimen

2、t,weexploredthephenomenonofmagneticmediuminthemagneticfiledandmeasurethemagneticsusceptibilityofsomesubstancesbyGOUYmagneticbalance.Theintensityofthemagneticfiledisstandardedby(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O,andthenweusetheresulttomeasurethemagneticsusceptibilityofFeSO4·7H2OandK4Fe(CN)6·3H2O.Further,w

3、ecangettheinformationaboutthenumberofunpairedelectrons,theelectronconfigurationandthetypesofcoordinationbondsinthesecomplexes.Keywords:magneticsusceptibility，GOUYmagneticbalance，electronconfiguration，coordinationcomplex1.前言物质在外磁场中，会被磁化并感生一附加磁场，此物质因磁化而激发出来的磁场强度H′与外加的激发磁场强度H之和称为该物质在外磁场作用下的磁场

4、强度B。H′与H方向相同的叫顺磁性物质，相反的叫反磁性物质。还有一类物质如铁、钴、镍及其合金，H′比H大得,H′/H高达10，而且附加磁场在外磁场消失后并不立即消失，这类物质称为铁磁性物质。物质的磁性与组成它的原子、离子或分子的微观结构有关，在反磁性物质中，由于电子自旋已配对，故无永久磁矩。但是内部电子的轨道运动，在外磁场作用下产生的拉摩进动，会感生出一个与外磁场方向相反的诱导磁矩，所以表示出反磁性。其χM<0就等于反磁化率χ反，且χM<0。在顺磁性物质中，存在自旋未配对电子，所以具有永久磁矩。在外磁场中，永久磁矩顺着外磁场方向排列，产生顺磁性。基于顺磁性物质分子磁矩与未成

5、对电子数的定量关系，通过测量配合物的磁化率，就可求得其未成对电子数，从而推测配合物中心原子的成键类型。本实验的基础就在于此。2.实验部分1.1.实验目的1．了解磁介质在磁场中的磁化现象。2．通过对一些物质的磁化率的测定，求出未成对电子数并判断络合物中央离子的电子结构和成键类型。3．掌握古埃（GOUY）法测定磁化率的实验原理和技术。1.2.实验原理1.磁化当磁介质放到场强为H的磁场中会产生附加的磁场H′，这种现象称为磁介质的磁化。这时磁介质的磁感应强度为：　　　　B=H+H′=H+4πXH(1)式中X为物质的体积磁化率，化学中常用克磁化率Xm和摩尔磁化率XM，它们的定义为：　

6、　　　Xm=X/ρ(2)　　XM=MX/ρ(3)式中ρ为磁介质的密度，M为克分子量。由于X是无量纲的量，故Xm和XM的量纲为厘米3/克和厘米3/摩尔。(1)式中如H′和H同向则为顺磁物质，H′和H反向为逆磁质H′和H不成正比，H′随H的增加而剧烈增加，当外磁场消失后这种物质的磁性并不消失，呈现滞后的现象，则为铁磁质。2．原子分子的磁矩　　由于分子体系内有电子环形运动，所以它应具有磁矩。多电子原子的磁矩μ和总角动量量子数J，总轨道角动量量子数L，总自旋角动量量子数S间有以下关系：　　μP=J(J+1)βgμD=H(4)μ=μP+μD其中m为电子质量，C为光速，β==9.27×

7、10-21尔格/高斯。g=1+(5)为朗德因子。　　ri2为原子中电子i的位置矢量平方的平均值。当S=0时，J=L，g=1可得轨道磁矩μPO　　　　　　　　　　　μPO=(6)当L=0时，J=S，g=2可得自旋磁矩μPS　　　　　　　　　　　μPS=2(7)　　由于S=n/2，n为未成对电子数，则：　　　　　　　　　　　μPS=(8)由(4)可知当J≠0时，通常因∣μP∣＞＞∣μD∣，∴μ≈μP。磁矩和磁场的相互作用能为E=－(μ·H)＜0，所以μ和外磁场H“同向”（即它们之间的夹角小于π/2），也就是μP和H“同