络合物磁化率的测定.docx

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1、络合物磁化率的测定————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：络合物的磁化率测定磁场强度和磁感应强度均为表征磁场性质（即磁场强弱和方向）的两个物理量。由于磁场是电流或者说运动电荷引起的，而磁介质（除超导体以外不存在磁绝缘的概念，故一切物质均为磁介质）在磁场中发生的磁化对源磁场也有影响（场的迭加原理）。因此，磁场的强弱可以有两种表示方法：在充满均匀磁介质的情况下，若包括介质因磁化而产生的磁场在内时，用磁感应强度B表示，其单位为特斯拉T，是一个基本物理量；单独由电流

2、或者运动电荷所引起的磁场（不包括介质磁化而产生的磁场时）则用磁场强度H表示，其单位为A/m2，是一个辅助物理量。络合物的磁化率测定3Ⅰ、实验目的3Ⅱ、实验原理3Ⅲ、仪器与试剂7Ⅳ、实验步骤7Ⅴ、数据处理8Ⅵ、思考题9Ⅶ、实验的重点难点9Ⅷ、网上答疑12Ⅸ、注意事项12Ⅹ、仪器操作12Ⅺ、在线测试14Ⅰ、实验目的一、掌握古埃(Gouy)磁天平测定物质磁化率的基本原理和实验方法；二、通过对一些络合物的磁化率测定，推算其不成对电子数，判断这些分子的配键类型；Ⅱ、实验原理1.摩尔磁化率和分子磁矩物质在外磁场H0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

3、加磁场H。物质被磁化的程度用磁化率表示，它与附加磁场强度和外磁场强度的比值有关：H4H0称为物质的体积磁化率，是物质的一种宏观性质，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M表示磁化程度，它与的关系为MM式中M、分别为物质的摩尔质量与密度。M的单位为m3mol1。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m0。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

4、场相反。这种物质称为逆磁性物质，如Hg、Cu、Bi等。它的M＜0。第二种，物质的原子、离子或分子中存在自旋未成对的电子，它的电子角动量总和不等于零，分子磁矩m0。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表示。但它在外磁场作用下也会产生反向的感应磁矩，因此它的M是摩尔顺磁磁化率与摩尔逆磁磁化率0之和。因>>0，所以对于顺磁性物质，可以认为M=，其值大于零。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

5、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m的关系可由居里－郎之万公式表示：2M=L0m3T式中L为阿伏加德罗常数（6.0221023mol1），k为玻尔兹曼常数(1.38061023JK1)，0为真空磁导率（4107NA2），T为热力学温度。上式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m由分子内未配对电子数n决定，其关系如下：mBn(n2)式中B为玻尔磁子，是磁矩的自然单位。B9.2741024JT1（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

6、的外层电子结构为3d600。如以它作为中心离子与6个H2O配位体形成[Fe(H262+络4s4pO)]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。见图所示：Fe2+在自由离子状态下的外层电子结构如果Fe2+离子与6个CN-1离子配位体形成[Fe(CN)6]4-络离子，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。见图所示：Fe2+外层电子结构的重排显然，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-离子中的6对孤对电子，形成共价配键。2.摩尔磁化率的测定本实验用古埃磁天平测定

7、物质的摩尔磁化率M，测定原理如图所示。古埃磁天平法测定原理图一个截面积为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0为空气的体积磁化率，可以证明，样品管内样品受到的力为：以式MF1A00H22Mm0值很小，相应的项可以忽略，可得代入上式，并结合hA，而1mm0H2FMh2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m0为空样品管在有

8、磁场和无磁场时的称量值的变化，m为装样品后在有磁场和无磁场时的称量