溶液法测定极性分子的偶极矩一、实验目的了解电介质极化与分子极化的概念,以及偶极矩与分子极化性质的关系
掌握溶液法测定极性分子永久偶极矩的理论模型和实验技术,用溶液法测定乙酸乙酯的偶极矩
二、实验原理德拜(Pe 伽 JosephWilliamDebye)指出,所谓极性物质的分子尽管是电中性的,但仍然拥有未曾消失的电偶极矩,即使在没有外加电磁场时也是如此
分子偶极矩的大小可以从介电常数的数据中获得,而对分子偶极矩的测量和研究一直是表征分子特性重要步骤
1、偶极矩、极化强度、电极化率和相对电容率(相对介电常数)首先定义一个电介质的偶极矩(dipolemoment)
考虑一簇聚集在一起的电荷,总的净电荷为零,这样一堆电荷的偶极矩 P 是一个矢量,其各个分量可以定义为p 二工 qxp 二工 qyp 二工 qzxiiyiiziiiii式中电荷 q 的坐标为(x,y,z)
偶极矩的 SI 制单位是:C-m
iiii将物质置于电场之中通常会产生两种效应:导电和极化
导电是在一个相对较长的(与分子尺度相比)距离上输运带电粒子
极化是指在一个相对较短的(小于等于分子直径)距离上使电荷发生相对位移,这些电荷被束缚在一个基本稳定的、非刚性的带电粒子集合体中(比如一个中性的分子)
一个物质的极化状态可以用矢量 P表示,称为极化强度(polarization)
矢量 P的大小定义为电介质内的电偶极矩密度,也就是单位体积的平均电偶极矩,又称为电极化密度,或电极化矢量
这定义所指的电偶极矩包括永久电偶极矩和感应电偶极矩
P 的国际单位制度量单位是 C-m-2
为 P 取平均的单位体积当然很小,但一定包含有足够多的分子
在一个微小的区域内,P 的值依赖于该区域内的电场强度 E
在这里,有必要澄清一下物质内部的电场强度的概念
在真空中任意一点的电场强度E 的定义为:在该点放置一个电荷为 dq 的无限微小的“试