稀溶液法测定偶极矩讲解

1 华 南 师 范 大 学 实 验 报 告学生姓名学号专业化学（师范）年级班级课程名称结构化学实验实验项目稀溶液法测定偶极矩实验类型□验证□设计√综合实验时间2013 年 10 月 29 日实验指导老师彭彬实验评分【实验目的】1. 掌握溶液法测定偶极矩的主要实验技术2. 了解偶极矩与分子电性质的关系3. 测定正丁醇的偶极矩【实验原理】1．偶极矩与极化度分子结构可以近似地看成是由电子云和分子骨架（原子核及内层电子） 所构成。由于空间构型的不同，其正负电荷中心可能重合，也可能不重合。前者称为非极性分子，后者称为极性分子。1912 年，德拜提出“偶极矩”的概念来度量分子极性的大小，其定义是qd→μ①式中， q 是正负电荷中心所带的电量；d 为正负电荷中心之间的距离；→μ 是一个矢量，其方向规定为从正到负。因分子中原子间的距离的数量级为10-10m，电荷的数量级为 10-20C，所以偶极矩的数量级是10-30C· m。通过偶极矩的测定，可以了解分子结构中有关电子云的分布和分子的对称性，可以用来鉴别几何异构体和分子的立体结构等。极性分子具有永久偶极矩， 但由于分子的热运动， 偶极矩指向某个方向的机会均等。所以偶极矩的统计值等于零。若将极性分子置于均匀的电场E 中，则偶极矩在电场的作用下， 趋向电场方向排列。 这时称这些分子被极化了。 极化的程度可以用摩尔转向极化度Pμ来衡量。 Pμ 与永久偶极矩 μ 的平方成正比，与绝对温度 T 成反比。2 kT9μπ N4PAμ②式中， k 为波兹曼常数； NA 为阿弗加德罗常数； T 为热力学温度； μ 为分子的永久偶极矩。在外电场作用下， 不论极性分子或非极性分子， 都会发生电子云对分子骨架的相对移动， 分子骨架也会发生形变。 这称为诱导极化或变形极化。用摩尔诱导极化度 P 诱导来衡量。显然， P 诱导可分为两项，即电子极化度Pe 和原子极化度 Pa，因此P 诱导 = Pe + Pa ③如果外电场是交变场， 极性分子的极化情况则与交变场的频率有关。当处于频率小于 1010HZ的低频电场或静电场中， 极性分子所产生的摩尔极化度P 是转向极化、电子极化和原子极化的总和。P = Pμ+ Pe +Pa④如何从测得的摩尔极化度P 中分别出 Pμ 的贡献呢？介电常数实际上是在107HZ一下的频率测定的， 测得的极化度为Pμ+ Pe +Pa。若把频率提高到红外范围，分子已经来不及转向，此时测得的极化度只有Pe 和 Pa 的贡献了。所以从按介电常数计算...