磁化率的测定实验报告记录(华南师范大学物化实验)
实验一磁化率的测定报告

实验⼀磁化率的测定报告磁化率的测定实验报告1. 实验⽬的1.1 掌握古埃(Gouy)法测定磁化率的原理和⽅法。
1.2 测定三种络合物的磁化率,求算未成对电⼦数,判断其配键类型。
2. 实验原理 2.1 磁化率物质在外磁场中,会被磁化并感⽣⼀附加磁场,其磁场强度 H ′与外磁场强度 H 之和称为该物质的磁感应强度 B ,即B = H + H′ (1)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 ⼤得多(H ′ / H )⾼达10 4,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。
物质的磁化可⽤磁化强度I 来描述,H ′ =4πI 。
对于⾮铁磁性物质,I 与外磁场强度H 成正⽐I = KH (2)式中,K 为物质的单位体积磁化率(简称磁化率),是物质的⼀种宏观磁性质。
在化学中常⽤单位质量磁化率m χ或摩尔磁化率M χ表⽰物质的磁性质,它的定义是ρχ/m K = (3)ρχ/MK M = (4)式中,ρ和M 分别是物质的密度和摩尔质量。
由于K 是⽆量纲的量,所以m χ和M χ的单位分别是cm 3?g -1和cm 3?mol -1 。
磁感应强度 SI 单位是特[斯拉](T),⽽过去习惯使⽤的单位是⾼斯(G),1T=104G 。
2.2 分⼦磁矩与磁化率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M χ就等于反磁化率反χ,且M χ< 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。
顺磁性物质的摩尔磁化率M χ是摩尔顺磁化率与摩尔反磁化率之和,即反顺χχχ+=M (5)通常顺χ⽐反χ⼤约1~3个数量级,所以这类物质总表现出顺磁性,其0>M χ。
磁化率测定实验报告

磁化率测定实验报告磁化率测定实验报告引言:磁化率是描述物质对外加磁场响应程度的物理量,是研究物质磁性的重要参数之一。
本实验旨在通过测定不同物质的磁化率,探究它们的磁性特性,并分析实验结果。
实验仪器与方法:本实验使用的仪器有磁化率测定仪、恒温槽和样品。
首先,我们将待测样品放置在磁化率测定仪中,并将其与电源、计算机等设备连接。
然后,将样品置于恒温槽中,通过控制恒温槽的温度,使样品保持在相同的温度下进行测量。
最后,通过磁化率测定仪测量样品在不同磁场下的磁化强度,从而计算出磁化率。
实验结果与分析:在实验中,我们选取了铁、铜和铝作为样品进行测量。
通过对实验数据的处理,我们得到了它们在不同磁场下的磁化强度和磁化率。
首先,我们观察到铁在外加磁场下表现出明显的磁性,其磁化强度随磁场的增加而增加。
这是因为铁具有较高的磁导率,能够在外加磁场的作用下形成较强的磁化。
通过计算,我们得到了铁的磁化率为XX。
其次,铜在外加磁场下的磁化强度较小,几乎可以忽略不计。
这是因为铜是一种非磁性材料,其自由电子无法在外加磁场的作用下形成磁化。
因此,铜的磁化率接近于零。
最后,我们发现铝在外加磁场下的磁化强度相对较弱,但仍然存在一定的磁化效应。
这是因为铝具有一定的磁导率,能够在外加磁场的作用下产生一定程度的磁化。
通过计算,我们得到了铝的磁化率为XX。
综上所述,不同物质的磁化率不同,这与它们的磁性特性密切相关。
具有较高磁导率的物质如铁,能够在外加磁场的作用下形成较强的磁化,其磁化率较高;而非磁性材料如铜,无法在外加磁场的作用下形成磁化,其磁化率接近于零。
结论:通过磁化率测定实验,我们得到了不同物质的磁化率数据,并分析了其磁性特性。
实验结果表明,磁化率是描述物质磁性的重要参数,能够用于研究物质的磁性行为。
不同物质的磁化率差异较大,这与它们的磁导率和磁性特性密切相关。
进一步研究可以探究不同温度、不同材料组成对磁化率的影响,以及磁化率与其他物理量之间的关系。
磁化率测定(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,µm=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µm≠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µm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),µ0为真空磁导率(4π×10-7N·A-2,T为热力学温度。
物化实验_实验报告_磁化率

华南师范大学实验报告课程名称:结构实验实验项目:磁化率的测定一、实验题目:磁化率的测定二、实验目的1. 掌握古埃(Gouy)磁天平测定磁化率的原理和方法。
2. 通过对一些配位化合物磁化率的测定,计算中心离子的不成对电子数,并判断d电子的排布情况和配位体场的强弱。
三、实验原理1、摩尔磁化率和分子磁矩:物质在外磁场作用下,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。
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:Hˊ=4πχH0 (1)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χm = χM/ρ(2)式中M、ρ分别为物质的摩尔质量与密度。
χm的单位为m 3m ol−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µm= 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。
它的称为反磁磁化率,用表示,且<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µm≠ 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是顺磁磁化率与反磁磁化率之和。
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。
磁化率的测定实验报告.doc

磁化率的测定实验报告.doc实验名称:磁化率的测定实验实验目的:了解磁化率的概念和测量方法,掌握测量原理及技术方法,并通过实验数据分析磁化率的影响因素。
实验仪器:磁场计、磁铁、铁氧体样品、毫伏表、恒流源、万用表。
实验原理:当物体受到外部磁场时,磁场的强度会对物体内部磁性物质的磁化度产生影响,磁化率是材料所具有的对磁场响应的能力,是表征物质磁性的基本物理量。
实验步骤:1.将铁氧体样品置于恒定的磁场中,调节磁场强度为 1.20 T,打开直流恒流源,通过样品产生一定的磁通量,记录相应的磁场强度值和电流值,测量样品长度为 10 cm,宽度为2.5 cm,厚度为 1.5 cm ,并记录样品的质量值为 200 g。
2.在 ch2 端接上毫伏表,将万用表的正负极分别接到直流电流源的输出端口和恒流源的输入端口,通过万用表测量工作电流的大小,依次将工作电流从 0.1A 逐渐增大至1.0 A,逐个记录电流值和相应的示数值并记录。
3.重复步骤 2,将磁场强度值调整为 0.80T,0.60T,0.40T,0.20T,并按照相同的操作测量数据并记录。
4. 根据测定结果计算磁化率的大小,并分析其影响因素。
实验结果与分析:1. 磁场强度和工作电流的关系:| B/T | I/A ||-----|-----||1.20 | 1.00||0.80 | 0.67||0.60 | 0.50||0.40 | 0.35||0.20 | 0.17|从上表可以发现,在磁场强度相同的情况下,随着工作电流的增大,示数值会逐渐增大,但是当工作电流过大时,示数值会出现下降现象,即在某一电流处磁场饱和,磁场增加无法改变示数值,因为当磁化度饱和时,样品的磁化率值已经达到最大值,磁场改变不会再使该数值发生变化。
2. 不同磁场下的磁化率大小:从上表可以看出,当磁场大小一定时,磁化率随着工作电流的增大而增大,因为随着磁场大小的增大,内部磁性物质的磁化度也会随之增大,样品的磁化率也相应增大。
磁化率的测定[实验报告]
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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,µm=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µm≠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µm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),µ0为真空磁导率(4π×10-7N·A-2,T为热力学温度。
结构化学实验报告磁化率的测定

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 磁化率的测定实验类型 实验时间 2013 年 10 月 29 日实验指导老师 实验评分1. 实验目的(1)掌握古埃(Gouy)法测定磁化率的实验原理和方法;(2)测定三种络合物的磁化率,求算未成对电子数,判断其配键类型。
2.实验原理2.1 磁化率物质在外磁场中,会被磁化并感生一附加磁场,其磁场强度H ′与外磁场强度H 之和称为该物质的磁感应强度B ,即B = H + H ′ (1)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 大得多(H ′/H )高达104,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。
物质的磁化可用磁化强度I 来描述,H ′=4πI 。
对于非铁磁性物质,I 与外磁场强度H 成正比I = KH (2)式中,K 为物质的单位体积磁化率(简称磁化率),是物质的一种宏观磁性质。
在化学中常用单位质量磁化率m χ或摩尔磁化率M χ表示物质的磁性质,它的定义是χm = K/ρ (3) χM = MK/ρ (4)式中,ρ和M 分别是物质的密度和摩尔质量。
由于K 是无量纲的量,所以m χ和M χ的单位分别是cm 3·g -1和cm 3·mol -1。
磁感应强度SI 单位是特[斯拉](T),而过去习惯使用的单位是高斯(G),1T=104G2.2 分子磁矩与磁化率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,会产生一个与外磁场方向相反的诱导磁矩,所以表示出反磁性。
其A 就等于反磁化率B ,且C 。
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。
磁化率的测定 实验报告

磁化率的测定一、实验目的1.掌握古埃(Gouy)法测定磁化率的原理和方法。
2.测定三种络合物的磁化率,求算未成对电子数,判断其配键类型。
二、预习要求1.了解磁天平的原理与测定方法。
2.熟悉特斯拉计的使用。
三、实验原理1.磁化率物质在外磁场中,会被磁化并感生一附加磁场,其磁场强度 H′与外磁场强度 H 之和称为该物质的磁感应强度 B,即B = H + H′(1)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大得多(H′/H)高达 104,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。
物质的磁化可用磁化强度 I 来描述,H′=4πI。
对于非铁磁性物质,I 与外磁场强度 H成正比I = KH (2)式中,K为物质的单位体积磁化率(简称磁化率),是物质的一种宏观磁性质。
在化学中常用单位质量磁化率χm或摩尔磁化率χM表示物质的磁性质,它的定义是χm = K/ρ(3)χM = MK/ρ(4)式中,ρ和M分别是物质的密度和摩尔质量。
由于K是无量纲的量,所以χm和χM的单位分别是cm3•g-1和cm3•mol-1。
磁感应强度 SI 单位是特[斯拉](T),而过去习惯使用的单位是高斯(G),1T=104G。
2.分子磁矩与磁化率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。
顺磁性物质的摩尔磁化率χM是摩尔顺磁化率与摩尔反磁化率之和,即χM =χ顺 + χ反(5)通常χ顺比χ反大约1~3个数量级,所以这类物质总表现出顺磁性,其χM>0。
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磁化率的测定实验报告记录(华南师范大学物化实验)————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:磁化率的测定一、实验目的(1)掌握古埃磁天平测定物质磁化率的实验原理和技术。
(2)通过对一些配位化合物磁化率的测定,计算中心离子的不成对电子数,并判断d电子的排布情况和配位体场的强弱。
二、实验原理2.1物质的磁性物质在磁场中被磁化,在外磁场强度H的作用下,产生附加磁场。
该物质内部的磁感应强度B为:B=H+4πI=H+4πκH (1)式中,I称为体积磁化强度,物理意义是单位体积的磁矩。
式中κ=I/H称为物质的体积磁化率。
I和κ分别除以物质的密度ρ可以得到σ和χ,σ=I/ρ称为克磁化强度;χ=κ/ρ称为克磁化率或比磁化率。
χm=κM/ρ称为摩尔磁化率(M是物质的摩尔质量)。
这些数据都可以从实验测得,是宏观磁性质。
在顺磁、反磁性研究中常用到χ和χm,铁磁性研究中常用到I、σ。
不少文献中按宏观磁性质,把物质分成反磁性物质。
顺磁性物质和铁磁性物质以及亚铁磁性物质、反铁磁性物质积累。
其中,顺磁性物质χm>0而反磁性物质的χm<0。
2.1古埃法测定磁化率古埃法是一种简便的测量方法,主要用在顺磁测量。
简单的装置包括磁场和测力装置两部分。
调节电流大小,磁头间距离大小,可以控制磁场强度大小。
测力装置可以用分析天平。
为了测量不同温度的数据,要使用变温、恒温和测温装置。
样品放在一个长圆柱形玻璃管内,悬挂在磁场中,样品管下端在磁极中央处,另一端则在磁场强度为零处。
样品在磁场中受到一个作用力。
dF=κHAdH (2)式中,A表示圆柱玻璃管的截面积。
样品在空气中称量,必须考虑空气修正,即dF=(κ-κ0HAdH)(3)κ0表示空气的体积磁化率,整个样品的受力是积分问题:(4)因H0H,且忽略κ0,则(5)式中,F可以通过样品在有磁场和无磁场的两次称量的质量差来求出。
F=(Δm样-Δm空)g式中,Δm样为样品管加样品在有磁场和无磁场时的质量差;Δm空为空样品管在有磁场和无磁场时的质量差;g为重力加速度。
则有,(6)而χm= M/ρ,ρ=m样品/Ah,h为样品高度,A为样品管截面积,m样品为样品质量。
(7)只要测量样品重量的变化、磁场强度H以及样品高度h,即可根据式(7)计算样品的摩尔磁化率。
在实际工作中是采用已准确知道磁化率数值的校准样品来标定磁场的,根据式(7)(8)本次使用的校准样品为莫氏盐,其磁化率符合公式(9)式中,T是绝对温度。
2.3简单络合物的磁性与未成对电子对于第一过渡系列元素络合物,它们的磁矩实验值大多符合(10)式中,n是未成对电子数;B是电子磁矩的基本单位,成为玻尔磁子。
(11)而磁矩μm与摩尔顺磁磁化率χm之间有如下关系:(12)式中,N A为阿伏伽德罗常数;K为波兹曼常数;T为绝对温度。
根据式(12)可以利用测量出的物质的摩尔顺磁化率χm计算出μm,然后根据(10)计算样品的未成对电子数。
若测得的χm<0则表示物质是反磁性物质,未成对电子数为0。
三、仪器与试剂3.1仪器磁天平一台,样品管一只,直尺一把,温度计一支。
3.2试剂莫尔氏盐(NH4)2SO4FeSO4·6H2O,分析纯;硫酸亚铁FeSO4·7H2O,分析纯;亚铁氰化钾K4Fe(CN)6·3H2O,分析纯。
四、实验步骤与数据记录4.1室温的测定27.8℃4.2磁场强度的标定(1)取一支清洁干燥的样品管悬挂在磁天平的挂钩上,称质量得m空。
(2)调节磁天平电流开关,由小至大2调节至指定位置1(1A),测质量m空1。
(3)继续调大电流开关,至位置2(3A),测质量得m空3。
(4)继续升高电流至位置3(4A),停留一定时间,然后调小电流从位置3回到位置2,测质量得m空2‘。
(5)继续调小电流回到位置1,测质量得m空1‘。
(6)关闭电流测质量得m空‘。
表1:数据记录表(空管)电流/A空管质量/gΔm空/g I(电流升高)II(电流降低)平均值0 14.0702 14.0701 14.07021 14.0700 14.0697 14.0699 -0.00032 14.0689 14.0690 14.0690 -0.0012(7)装入已研细的莫氏盐,装样尽量填实,样品要装至距离管口约1~2cm处,用直尺测量装样的高度,将样品管放入磁天平,按照空管的测量方法测定样品管的重量。
表2:样品:莫氏盐,装样高度:14.60cm电流/A空管+样本质量/gΔm/g I(电流升高)II(电流降低)平均值0 27.6606 27.6612 27.66091 27.6730 27.6744 27.6737 0.01202 27.7683 27.7685 27.7684 0.1075 4.3硫酸亚铁样品的测定倒出样品管中的莫氏盐,将样品管清洗干净,吹干。
装入研细的硫酸亚铁,装样高度和莫氏盐尽量相同,用同样的方法测量硫酸亚铁的数据。
表3:样品:硫酸亚铁,装样高度:14.30cm 电流/A 空管+样本质量/g Δm/gI(电流升高)II(电流降低)平均值0 28.0459 28.0458 28.04591 28.0666 28.0664 28.0665 0.02062 28.2200 28.2219 28.2210 0.1751 4.4亚铁氰化钾样品的测定倒出样品管中的硫酸亚铁,将样品管清洗干净,吹干。
装入研细的亚铁氰化钾,装样高度和莫氏盐尽量相同,用同样的方法测量亚铁氰化钾的数据。
表4:样品:亚铁氰化钾,装样高度:14.50cm 电流/A空管+样本质量/gΔm/gI(电流升高)II(电流降低)平均值0 26.3451 26.3453 26.34521 26.3449 26.3450 26.3450 -0.00022 26.3426 26.3428 26.3427 -0.0025五、数据处理5.1计算校准样品莫氏盐的的磁化率本次使用的校准样品为莫氏盐,其磁化率符合公式(9)将T=300.895K代入上式,求得莫氏盐的摩尔磁化率为χ莫氏盐=3.9668×10-7m3/kg=1.5555×10-7m3/mol5.2计算待测样品的摩尔磁化率χm表5.相关数据记录样品名称相对分子质量M(g/mol)(Δm样-Δm空)/g 样品高度h/cm样品质量m/gI=1A I=3A莫氏盐392.14 0.0123 0.1087 14.60 13.5907硫酸亚铁278.03 0.0209 0.1763 14.30 13.9757 亚铁氰化钾422.39 0.0001 -0.0013 14.50 12.2750 由式(8),可计算出各样品的摩尔磁化率表6.各样品的摩尔磁化率测定1样品名称摩尔磁化率χm(m3/mol)I=1A I=3A 平均值莫氏盐(校准样品) 1.5555×10-7 1.5555×10-7 1.5555×10-7硫酸亚铁 1.7849×10-7 1.7589×10-7 1.5719×10-7亚铁氰化钾 1.4979×10-9-2.2034×10-9 -3.5275×10-10 5.3计算样品的未成对电子数根据式(12)计算样品的磁矩μm表7.相关数据阿伏伽德罗常数N A(mol-1)玻尔兹曼常数K(J/K)绝对温度T/K摩尔磁化率χm(m3/mol)硫酸亚铁亚铁氰化钾6.02×1023 1.3806505×10-23300.895 1.5719×10-7-3.5275×10-10将数据代入式(12),得硫酸亚铁的磁矩μ硫酸亚铁为:μ硫酸亚铁=5.0888×10-23J/T根据式(10),可求得未成对电子数n,其中玻尔磁子μB=9.274×10-24J/T。
当n=1时,μ1=1.6063×10-23J/T当n=2时,μ2=2.6230×10-23J/T当n=3时,μ3=3.5918×10-23J/T当n=4时,μ4=4.5433×10-23J/T当n=5时,μ5=5.4866×10-23J/T当n=4时,所得磁矩与μ硫酸亚铁最为接近,则硫酸亚铁中未成对电子数为4.而亚铁氰化钾的摩尔磁化率χm=-3.5275×10-10 m3/mol<0,故其为反磁性物质,未成对电子数为0.六、思考与讨论6.1实验操作中应该注意的问题样品管要清洗干净烘干后再使用,本次实验在测定空管质量的变化过程中,可能是由于由于操作疏忽,并没有对样品管进行清洗。
上一组做实验的同学最后测定的是抗磁性的亚铁氰化钾样品,由于样品管壁上黏有残留的亚铁氰化钾样品,故出现质量下降的现象。
使用稳定性好、纯度高的标准样品,本实验中采用莫氏盐作为标准样品,代入公式即可求得在本室温300.895K条件下的摩尔磁化率,基本符合本实验的需求。
装样时要避免引入磁性物质,不适用含铁、镍元素的药勺。
在样品管中装样要均匀,可在实验台上轻敲样品管,使样品压实,注意力度不能过大,否则易使样品管破裂。
实验时要置样品底部于磁极的中心线上,即最强磁场处,并避免空气对流的影响。
整个实验从装样到读数最好由同一实验者来操作,不同人操作易引起个体间误差。
6.2实验误差来源本实验中的样品都是研磨好放置于实验室中待用的,在待用期间由于暴露于空气中,可能会吸收空气中的水分,而水是极性分子,在一定程度上影响实验结果的测定。
样品要研细,使其颗粒均匀,样品与标样尽量要位于同一高度。
计算摩尔磁化率用到公式(7),涉及到装样高度h的测量。
为了减少装样高度的测量误差,这就要求装样必须均匀,并且要将样品填平压实。
但是由于三次装样难以保证每次的均匀程度一致,只能由同一实验者来将此处的误差降至最低。
另一个影响因素是空气对流,即使将仪器的玻璃门关上,还是会观察到样品管在晃动,晃动期间可能会偏离磁极中心线。
务必等分析天平读数稳定下来再读取数据。
磁天平在通电流时,仪器会产生轻微的振动,由于分析天平是很灵敏的,难以读到非常精确的数据。
6.3被测样品的磁性判断硫酸亚铁的的摩尔磁化率χm为1.5719×10-7>0,说明是顺磁性物质,并可求得未成对电子数为4。
而亚铁氰化钾的摩尔磁化率χm为-3.5275×10-10<0,说明是反磁性物质。
七、参考文献[1]何广平,南俊民等.物理化学实验[M].北京:化学工业出版社,2008,134-139.[2] 武丽艳,郑文君等. Gouy磁天平法测定物质磁化率实验数据处理公式的讨论[J]. 大学化学,2006,21(5):51-52.[3] 黄桂萍,张菊芳等. 络合物电子结构的测定——古埃磁天平法实验方法的讨论[J]. 江西化工,2008,(1):80-81.。