磁化率的测定.ppt

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1、磁化率测定一、实验目的：1、用磁天平测定物质的磁化率，求算其顺磁场性原子（离子）的未成对电子数。2、掌握古埃法测定磁化率的实验原理和技术。二、基本原理：物质受到外磁场的作用会发生磁化，除铁磁性物质外磁化强度I正比于外磁场强度H：I=κH（1）单位质量磁化率χ和摩尔磁化率χm定义是χ=χM=Md：M分别为物质的密度和相对分子量кdкd物质的磁性一般可分为反磁性、顺磁性和铁磁性。反磁质的χ<0，摩尔反磁磁化率χD可表示为：χD=-（2）式中的m为电子质量；e为电子电荷；c为光速；ri为i电子离核的距离；NA为阿佛加往罗常数。顺磁物质的χ>0，摩尔顺磁磁化率χP=（3）式中为分子磁

2、矩；κ为玻兹曼常数；T为绝对温度。铁磁性物质的摩尔磁化率为顺磁和反磁磁化率之和。即（4），∴（5）则χM=（6）通过实验测得磁化率就能确定分子的磁矩。分子的磁矩决定于电子的轨道运动和自旋运动情况。（7）式中：PJ为角总动量；γ为旋磁比（）；g为朗德因子即（8）J为总内量子数，J=L+S；L为总轨道量子数；S为总自旋量子数；为玻尔磁子即由于基态分子中电子的轨道角动量是相互抵消的，即纯自旋时L=0，J=S。则（8）式得g=2，因此（7）式可写为：（9）由于基态分子中电子的轨道角动量是相互抵消的，即纯自旋时L=0，J=S。则（8）式得g=2，因此（7）式可写为：（9）由于单电子的自

3、旋量子数为，如有几个未成对电子则其总的自旋量子数则（10）把样品管是悬于两磁极中间，一端位于磁场强度最大区域H，另一端位于很弱的H0区域，则样品在沿样品管方向所受的力F可用下式表示：F=（11）χ：质量磁化率：m样品的质量；H为磁场强度；为沿管方向的磁场梯度。设样的管高度为l时，则F=（12）如H0=0时，则F=（13）用磁天平测出加磁场前后的重量变化，显然：F=g为重加速度（14）则（15）（16）莫尔氏盐的值与温度的关系为：把莫尔盐的值代入（9）、（10）式，可得：则（17）因而可求出样品分子中未成对电子数n。三、实验步骤：1、主要仪器：MB-1A型磁天平2、实验步骤：（

4、1）测量空管在加磁场前后的质量变化△W管值；（2）装样口，样品高度约为12㎝（先装莫尔盐）；（3）测量莫尔盐在加磁场前后质量变化△W标值（分别测加0.2T和0.3T时质量变化值）；（4）按以上步骤测定样品的摩尔磁化率。3、注意事项：（1）粉末样品在管中的装填要均匀；（2）测定时样品管的底部正好处于磁极的中心线上，即磁场强度最强处；（3）避免空气对流；（4）防止铁磁性物质的混入，不可使用含铁、镍的角匙或镊子。四、实验数据1：零点:270mg温度：28.0℃空管莫尔盐FeSO4.7H2OK4Fe(CN)6.3H2OCuSO4.5H2O摩尔质量MOT7.433310.742710.

5、104210.331910.74200.20T7.433010.758410.127610.331410.74480.30T7.432710.77210.156010.330710.7484样品高度（cm）13.8013.0012.2012.80样品质量（g）△m1(0.20-0T)△m2(0.30-OT)χm样1χm样2平均χm未成对电子数n实验数据2：温度：31.5℃空管莫尔盐FeSO4.7H2OK4Fe(CN)6.3H2OCuSO4.5H2O摩尔质量MOT7.465210.842710.880810.978911.23320.20T7.464910.858310.901

6、410.978411.23650.30T7.464510.877710.926410.977811.2404样品高度（cm）13.9014.5014.2513.30样品质量（g）△m1(0.20-0T)△m2(0.30-OT)χm样1χm样2平均χm未成对电子数n?SNdZZ