磁化率的测定表格

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1、磁化率的测定【摘要】磁化率测定是研究物质结构的重要方法之一，用于某些有机物、稀土元素化合物、配合物、金属催化剂和自由基体系的研究，从而了解物质内部电子分布，化学键以及电子结构有关的问题。本文根据古埃磁天平的超顺磁性质，使用古埃磁天平研究磁流体的磁性（磁化率和磁化强度）和稳定性。【关键词】古埃磁天平；磁化率；磁性；顺磁性；逆磁性；不成对电子数；d电子构型。【引言】凡是处于磁场中能够对磁场发生影响的物质都属于磁介质。根据物质在外磁场中表现出的特性，物质可粗略地分为三类：顺磁性物质，抗磁性物质，铁磁性物质。本实验中用磁天平，使用控制变量法测定不同磁场强度，不同样品高度下的磁化率。通过比较标

2、准数据，探究在电磁场产生外加磁场时，得出最适的磁场强度和样品的高度。【实验部分】一、实验目的1.掌握古埃(Gouy)磁天平测定磁化率的原理和方法。2.通过对一些配位化合物磁化率的测定，计算中心离子的不成对电子数，并判断d电子的排布情况和配位体场的强弱。3.探究样品高度、磁场强弱对磁化率的测定造成的影响，改进细节。二、实验原理1.摩尔磁化率和分子磁矩物质在外磁场作用下，由于电子等带电体的运动，会被磁化而感应出一个附加磁场物质被磁化的程度用磁化率χ表示，它与附加磁场强度和外磁场强度的比值有关：H'=4πxHH'为附加磁场强度，H外磁场强度，x为无因次量，称为物质的体积磁化率，简称磁化率，

3、表示单位体积内磁场强度的变化，反映了物质被磁化的难易程度.化学上常用摩尔磁化率χm表示磁化程度，它与χ的关系为：Xm=xM/ρ式中M、ρ分别为物质的摩尔质量与密度.Xm的单位为m3mol-1.物质在外磁场作用下的磁化现象有三种：第一种，物质的原子、离子或分子中没有自旋未成对的电子，即它的分子磁矩μm=0.当它受到外磁场作用时，内部会产生感应的“分子电流”，相应产生一种与外磁场方向相反的感应磁矩.如同线圈在磁场中产生感生电流，这一电流的附加磁场方向与外磁场相反.这种物质称为反磁性物质，如Hg、Cu、Bi等.称为反磁磁化率，用X反表示，且X<0.第二种，物质的原子、离子或分子中存在自旋未

4、成对的电子，它的电子角动量总和不等于零，分子磁矩μm≠0.这些杂乱取向的分子磁矩在受到外磁场作用时，其方向总是趋向于与外磁场同方向，这种物质称为顺磁性物质，如Mn、Cr、Pt等，表现出的顺磁磁化率用X顺表示.第三种，物质被磁化的强度随着外磁场强度的增加而剧烈增强，而且在外磁场消失后其磁性并不消失.这种物质称为铁磁性物质.对于顺磁性物质而言，摩尔顺磁磁化率与分子磁矩μm关系可由居里－郎之万公式表示：X顺=Lμ0μm2/(3kT)(3)式中L为阿伏加德罗常数（6.022×1023mol-1）k为玻尔兹曼常数(1.3806×10-16erg*K−1)μ0为真空磁导率，T为热力学温度.式(3

5、)可作为由实验测定磁化率来研究物质内部结构的依据。分子磁矩μm由分子内未配对电子数n决定，其关系如下：μm=μB[n(n+2)]1/2(4)式中μB为玻尔磁子，是磁矩的自然单位.μB=9.274×1024J*T-1（T为磁感应强度的单位，即特斯拉）。求得n值后可以进一步判断有关络合物分子的配键类型.例如，Fe2+离子在自由离子状态下的外层电子结构为3d64s04p0.如以它作为中心离子与6个H2O配位体形成[Fe(H2O)6]2+络离子，是电价络合物.其中Fe2+离子仍然保持原自由离子状态下的电子层结构，此时n=4.如果Fe2+离子与6个CN−离子配位体形成[Fe(CN)6]4-络离

6、子，则是共价络合物.这时其中Fe2+离子的外电子层结构发生变化，n=0.其中6个空轨道形成d2sp3的6个杂化轨道，它们能接受6个CN-1离子中的6对孤对电子，形成共价配键.2.磁化率的测定古埃法测定磁化率装置如图Ⅱ一28—1所示古埃磁天平示意图一个截面积为A的样品管，装入高度为h、质量为m的样品后，放入非均匀磁场中.样品管底部位于磁场强度最大之处，即磁极中心线上，此处磁场强度为H.样品最高处磁场强度为零.前已述及，对于顺磁性物质，此时产生的附加磁场与原磁场同向，即物质内磁场强度增大，在磁场中受到吸引力.设χ0为空气的体积磁化率，可以证明，样品管内样品受到的力为：F=0.5*mXmH

7、2μ0/M*h(5)在磁天平法中利用精度为0.1mg的电子天平间接测量F值.设Δm0为空样品管在有磁场和无磁场时的称量值的变化，Δm为装样品后在有磁场和无磁场时的称量值的变化，则(磁场强度H可由特斯拉计或CT5高斯计测量.应该注意，特斯拉计测量的实际上是磁感应强度B，单位为T（特斯拉），1T=104高斯.磁场强度H可由关系式计算得到。¸¸D-D´=m三．仪器与药品古埃磁天平一台（磁天平，电子天平，励磁电源）平底软质玻璃样品管一支装样品工具一套（包括研钵、牛