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时间:2020-03-07
《实验11 磁化率——络合物结构的测定.doc》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
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
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