磁化率的测定(实验报告)

磁化率的测定 1.实验目的 1.1 测定物质的摩尔磁化率，推算分子磁矩，估计分子内未成对电子数，判断分子配键的类型。 1.2 掌握古埃(Gouy)磁天平测定磁化率的原理和方法。 2.实验原理 2.1 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加磁场H'。物质被磁化的程度用磁化率χ 表示，它与附加磁场强度和外磁场强度的比值有关： χ 为无因次量，称为物质的体积磁化率，简称磁化率，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χm 表示磁化程度，它与χ 的关系为 式中M、ρ 分别为物质的摩尔质量与密度。χm的单位为m3·mol －1。 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，µ m=0。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场相反。这种物质称为反磁性物质，如Hg， Cu， Bi 等。它的χm称为反磁磁化率，用χ反表示，且χ反<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µ m≠0。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χ顺表示。 但它在外磁场作用下也会产生反向的感应磁矩，因此它的χm是顺磁磁化率χ顺。与反磁磁化率χ反之和。因|χ顺|»|χ反|，所以对于顺磁性物质，可以认为χm＝χ顺，其值大于零，即 χm>0。 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µ m关系可由居 里 －郎 之万 公 式表示： 式中L 为阿伏加德罗常数(6.022 ×1023mol－1)，、k 为玻尔兹曼常数(1.3806×10-23J·K－1)，µ 0 为真空磁导率（4π×10－7N·A－2，T 为热力学温度。式((2-136)可作为由实验测定磁化率来研究物质内部结构的依据。 分子磁矩由分子内未配对电子数n 决定，其关系如下： 式中µ B 为玻尔磁子，是磁矩的自然单位。µ B=9.274 ×10-24J·T-1(T 为磁感应强度的单位，即特斯拉)。 求得 n 值后可以进一步...