溶液法测定极性分子的偶极矩实验报告

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1、实验日期：08年3月27日结构化学实验报告——溶液法测定极性分子的偶极矩一、实验目的1.用溶液法测定正丁醇的偶极矩2.了解偶极矩与分子电性质的关系3.掌握溶液法测定偶极矩的实验技术二、实验原理1.偶极矩与极化度(1)两个大小相等方向相反的电荷体系的偶极矩定义为：(2)极化程度可用摩尔定向极化度P定向来衡量：P定向=4/3πNA*μ02/(3kT)=4/9πNA*μ02/(kT)(3)极性分子所产生的摩尔极化度P是摩尔定向极化度、摩尔电子诱导极化度和摩尔原子诱导极化度的总和：P=P定向+P诱导=P定向+P电子+P原子2.偶极矩的测定方法（溶液法测定偶极矩）(1)无限稀释时溶质的摩尔极化度的

2、公式：P=P2∞=3αε1/(ε1+2)2*Μ1/ρ1+(ε1-1)/(ε1+2)*(Μ2-βΜ1)/ρ1(2)习惯上用溶质的摩尔折射度R2表示高频区测得的摩尔极化度，因为此时P定向=0，P原子=0，推导出无限稀释时溶质的摩尔折射度的公式：P电子=R2∞=n2-1/(n12+2)*(Μ2-βΜ1)/ρ1+6n12Μ1γ/[(n12+2)2*ρ1](3)近似公式：ε溶=ε1(1+α*x2)ρ溶=ρ1(1+β*x2)n溶=n1(1-γ*x2)(4)永久偶极矩的获得考虑到摩尔原子诱导极化度通常只有摩尔电子极化度的5%-15%，而且P定向又比P原子大得多，故常常忽略P原子，可得P定向=P2∞-R

3、2∞=4/9πNA*μ02/(kT)μ0=0.0128*[(P2∞-R2∞)*T]1/2(5)介电常数的测定：用空气与一已知介电常数ε溶的标准物质分别测得电容C/空，C/标C/空=C空+Cd=C0+CdC/标=C标+Cd则通过上两式可求得C0=（C/标-C/空）/（ε标-1）Cd=C/空-C0=C/空-（C/标-C/空）/（ε标-1）ε溶=C溶/C0=（C/溶-Cd）/C0三、仪器和试剂仪器：阿贝折光仪1台；比重管1只；电容测量仪一台；电容池一台；电子天平一台；电吹风一只；25ml容量瓶4支；25ml、5ml、1ml移液管各一支；滴管5只；5ml针筒一支；针头一支；吸耳球一个；5实验日期

4、：08年3月27日试剂：正丁醇（分析纯）；环己烷（分析纯）；蒸馏水；丙酮三、实验步骤1.溶液的配制配制4种正丁醇的摩尔分数分别是0.05、0.10、0.15、0.20的正丁醇-环己烷溶液。操作时应注意防止溶质和溶剂的挥发以及吸收极性较大的水气，为此溶液配好后应迅速盖好瓶盖，并置于干燥箱中。2.折光率的测定在恒温（25±0.10C)条件下用阿贝折光仪测定环己烷和各配制溶液的折光率。测定时注意各样品需加样三次，每次读取一个数据，取平均值。3.介电常数的测定（1）先接好介电常数测量仪的配套电源线，打开电源开关，预热5分钟；用配套测试线将数字电常数测量仪与电容池连接起来；待显示稳定后，按下“采零

5、”键，以清除仪表系统零位漂移，屏幕显示“00.00”。（2）电容C0和Cd的测定：本实验采用环己烷为标准物质，其介电常数的温度公式为：ε标=2.203-0.0016(t-20)式中t为实验室温度（0C）。用电吹风将电容池加样孔吹干，旋紧盖子，将电容池与介电常数测量仪接通。读取介电常数测量仪上的数据。重复三次，取平均值。用移液管取1ml纯环己烷加入电容池的加样孔中，盖紧盖子，同上方法测量。倒去液体，吹干，重新装样，用以上方法再测量两次，取三次测量平均值。（3）溶液电容的测量：测定方法与环己烷的测量方法相同。每个溶液均应重复测定三次，三次数据差值应小于0.05pF，所测电容读数与平均值，减去

6、Cd，即为溶液的电容C溶。由于溶液易挥发而造成浓度改变，故加样时动作要迅速，加样后迅速盖紧盖子。4.溶液密度的测定取干净的比重管称重m0。然后用针筒注入已恒温的蒸馏水,定容，称重，记为m1。用丙酮清洗并吹干。同上，测量各溶液，记为m2。则环己烷和各溶液的密度为：ρ溶=(m2-m0)/(m1-m0)*ρ水，ρ25℃水=0.99707g/mL5.清洗、整理仪器上述实验步骤完成后，确认实验数据的合理性。确认完毕，将剩余溶液回收，容量瓶、比重管、针筒洗净、吹干。整理实验台，仪器恢复实验前的摆放。四、数据记录和处理1.溶液的配制X2正丁醇/ml环己烷/ml0.051.0723.930.102.15

7、22.850.153.2521.750.204.3720.632.折光率的测定n环己烷X20.050.100.150.205实验日期：08年3月27日第1次1.42771.42591.42401.42231.4199第2次1.42771.42591.42381.42231.4198第3次1.42741.42541.42361.42211.4201n平均1.42761.42571.42381.42221.4199由上图可知：n1=1.