磁化率的测定

实 验 报 告

课程名称 物理化学实验 实验名称磁化率的测定 姓 名_wwwww 学 号___[**************]1 专业班级 wwww 实验日期2011年12月15日 成绩 指导教师

—、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.通过测定一些络合物的磁化率，求算未成对电子数和判断这些分子的配件类型。 二、 实验原理： 1）磁化率:

物质在外磁场作用下，物质会被磁化产生一附加磁场。物质的磁感应强度为：

'

B0B0B0HB'

式中 B0 为外磁场的磁感应强度； B′为附加磁感应强度； 为外磁场强度； 0 为真空磁导率，其数值等于 410

7

N/A。

2

物质的磁化可用磁化强度 M 来描述，M 也是矢量，它与磁场强度成正比。

M=xH

式中 Z 为物质的体积磁化率。在化学上常用质量磁化率xm 或摩尔磁化率xM 来表示物质的 磁性质。

xmxM=Mxm=

xmp

式中ρ、M 分别是物质的密度和摩尔质量。 2. 摩尔磁化率和分子磁矩： 在外磁场的作用下，具有永久磁矩的原子，离子或分子出了其永久磁矩会顺着外磁场的方向排列，表现为顺磁性外，还由于它内部的电子轨道运动有感应的磁矩，其方向与外磁场相反，表现为逆磁性，此类物质的摩尔磁化率xM是摩尔顺磁化率x顺和摩尔逆磁化率x逆的和，即 xMx顺x逆

磁化率是物质的宏观性质，分子磁矩是物质的微观性质，用统计力学的方法可以得到摩尔顺磁化率x顺和分子永久磁矩m间的关系：

N0m0

3kT

2

x顺=



CT

物质的永久磁矩m与它所含的未成对电子数n的关系为：



m=B B=

eh4me

9.27410

24

(J/T)

当不考虑样品周围介质和H0的影响时，整个样品所受的力为：

式中：h为样品高度；m为样品质量；M为样品摩尔质量；p为样品密度；0为真空磁导率。0=410

7

N/A;H为磁场强度。

2

磁场强度须在真空条件下测量，特斯拉计测的是磁感应强度B，因为H0B,

所以(27.12)可变为：

磁感应强度B可用已知磁化率的标准物质进行标定得到，

例如莫尔盐(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O。已知莫尔盐的xm与热力学温度T的关系式为：

四.实验数据及表格：

五．实验步骤：

1．把样品管洗干净烘干，分别将四种药品放在研钵中研成粉末；

2．打开励磁电源开关，电流表，打开电子天平的电源，并按下“清零”按钮，毫特斯拉 计表头调零，然后调节磁场强度约为 100mT，检查霍尔探头是否在磁场最强处，并固定其位置，使试管尽可能在两磁头中间（磁场最强处）；

3. 取清洁、干燥的空样品管，悬挂在天平一端的挂钩上，使样品管的底部在磁极中心连线上，准确称量空样品管；

4. 慢慢调节磁场强度为 300（mT） ，等电子天平读数稳定之后，读取电子天平的读数； 5. 慢慢调节磁场强度读数至 350（mT） ，读取电子天平的读数；

6. 慢慢调节磁场强度读数高至 400（mT） ，然后下降至 350（mT） ，读取电子天平的读数；

7. 将磁场强度读数降至300（mT）,读取电子天平的读数； 8. 再将磁场强度读数调至最小，读取电子天平的读数；

9. 取下样品管，装入莫尔氏盐(在装填时要不断将样品管底部敲击木垫，使样品粉末填实)， 直到样品高度至试管标记处，用直尺测量样品的高度h， 按照上面的步骤分别测量其在 0（mT）,300（mT）、350（mT）时候电子天平的读数；

10. 将莫尔盐回收至试剂瓶中，在样品管中装入亚铁氰化钾（K4[Fe(CN)6]·3H20 ），按上述相同的步骤测量其0（mT）、300（mT）、350（mT） 时候电子天平的读数。

11.将亚铁氰化钾回收至试剂瓶中，在样品管中装入K3Fe(CN)6，按上述相同的步骤测量其0（mT）、300（mT）、350（mT）时候电子天平的读数。 12.将K3Fe(CN)6回收至试剂瓶中，在样品管中装入K4Fe(CN)6·3H2O ，按上述相同的步骤测量其0（mT）、300（mT）、350（mT）时候电子天平的读数。 六.试验数据处理:

1.用摩尔盐求外磁场强度B:

'

求平均值： B=0 mT

m莫尔盐

m空管=

（24.9126+24.9120）/2=24.9123g

=（34.1260+34.1259）/2=34.12595g

m硫酸亚铁(34.385234.3846)/234.3849gm铁氰化钾(33.864633.8642)/233.8644gm亚铁氰化钾(32.671332.6706)/2=32.6701g

B=300 mT

m硫酸亚铁(34.624634.6240)/234.6243gm铁氰化钾(33.902433.9020)/233.9022g

m亚铁氰化钾(32.668032.6678)/2=32.6679g

m空管(24.910624.9120)/224.9113gm莫尔盐(34.314634.3156)/2=34.3151g

B=350 mT

m空管(24.910324.9104)/224.91035gm莫尔盐(34.378134.3765)/2=34.3773g

m硫酸亚铁(34.704734.7050)/234.70485g

m铁氰化钾(33.913433.9140)/2=33.9137gm亚铁氰化钾(32.667032.6667)/2=32.66685g

T=294

x9500m

410

9



95004109

4.0510

10

(m3g1

)

T1

295



xMMxm3924.0510

10



1.59

107

(m3

mol

1

)

2.4010

5

(Am1)

B

'

=

2.40105

410

7

0H

0.3015T

2.7710

5

(Am1)

B

''

=0H

2.7710410

57

0.3480T

2.其他磁性材料测定：

FeSO47H2O

M=278gmol1

3

1

(mmol)



1

B9.274

24

10JT

解得 n=4.4 故未成对电子数n=4.

K3Fe(CN)6

M=329g

mol1

3

1

(mmol)



1

B9.274

24

10JT

解得 n=1.3 故未成对电子数n=1.

K4Fe(CN)63H2O

M=422g

mol1

10

)

7.8010(mmol

31

故没有未成对电子

3根据未成对电子数，讨论FeSO47H2O和K4Fe(CN)63H2O中铁离子的最外层电子结构以及由此构成的配键类型: FeSO4·7H2O 的结构式为

[Fe(II)(H2O)6] SO4·H2O，即中心原子 Fe2+由周围的 6个水分子配位，形成的是正八面体空间结构。 K4Fe(CN)6·3H2O 的结构式为 K4 [Fe(II)(CN)6]·3H2O，即中心原子 Fe2+由周围的 6 个 氰根离子配位，形成的也是正八面体空间结构。

两个正八面体结构的配合物 七,试验注意事项:

1,所测样品应事先研细,放在装有浓硫酸的干燥器中干燥. 2,空样品管需干燥洁净,装样品时应使品均匀填实.

3.称量时,样品管应正好处于两磁极间,其底部与磁极中心线齐平.悬挂样品管的悬挂线勿与任何物件相接触.

4.样品倒回试剂瓶时,注意瓶上所贴标志,切忌倒错瓶子.

实 验 报 告

课程名称 物理化学实验 实验名称磁化率的测定 姓 名_wwwww 学 号___[**************]1 专业班级 wwww 实验日期2011年12月15日 成绩 指导教师

—、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.通过测定一些络合物的磁化率，求算未成对电子数和判断这些分子的配件类型。 二、 实验原理： 1）磁化率:

物质在外磁场作用下，物质会被磁化产生一附加磁场。物质的磁感应强度为：

'

B0B0B0HB'

式中 B0 为外磁场的磁感应强度； B′为附加磁感应强度； 为外磁场强度； 0 为真空磁导率，其数值等于 410

7

N/A。

2

物质的磁化可用磁化强度 M 来描述，M 也是矢量，它与磁场强度成正比。

M=xH

式中 Z 为物质的体积磁化率。在化学上常用质量磁化率xm 或摩尔磁化率xM 来表示物质的 磁性质。

xmxM=Mxm=

xmp

式中ρ、M 分别是物质的密度和摩尔质量。 2. 摩尔磁化率和分子磁矩： 在外磁场的作用下，具有永久磁矩的原子，离子或分子出了其永久磁矩会顺着外磁场的方向排列，表现为顺磁性外，还由于它内部的电子轨道运动有感应的磁矩，其方向与外磁场相反，表现为逆磁性，此类物质的摩尔磁化率xM是摩尔顺磁化率x顺和摩尔逆磁化率x逆的和，即 xMx顺x逆

磁化率是物质的宏观性质，分子磁矩是物质的微观性质，用统计力学的方法可以得到摩尔顺磁化率x顺和分子永久磁矩m间的关系：

N0m0

3kT

2

x顺=



CT

物质的永久磁矩m与它所含的未成对电子数n的关系为：



m=B B=

eh4me

9.27410

24

(J/T)

当不考虑样品周围介质和H0的影响时，整个样品所受的力为：

式中：h为样品高度；m为样品质量；M为样品摩尔质量；p为样品密度；0为真空磁导率。0=410

7

N/A;H为磁场强度。

2

磁场强度须在真空条件下测量，特斯拉计测的是磁感应强度B，因为H0B,

所以(27.12)可变为：

磁感应强度B可用已知磁化率的标准物质进行标定得到，

例如莫尔盐(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O。已知莫尔盐的xm与热力学温度T的关系式为：

四.实验数据及表格：

五．实验步骤：

1．把样品管洗干净烘干，分别将四种药品放在研钵中研成粉末；

2．打开励磁电源开关，电流表，打开电子天平的电源，并按下“清零”按钮，毫特斯拉 计表头调零，然后调节磁场强度约为 100mT，检查霍尔探头是否在磁场最强处，并固定其位置，使试管尽可能在两磁头中间（磁场最强处）；

3. 取清洁、干燥的空样品管，悬挂在天平一端的挂钩上，使样品管的底部在磁极中心连线上，准确称量空样品管；

4. 慢慢调节磁场强度为 300（mT） ，等电子天平读数稳定之后，读取电子天平的读数； 5. 慢慢调节磁场强度读数至 350（mT） ，读取电子天平的读数；

6. 慢慢调节磁场强度读数高至 400（mT） ，然后下降至 350（mT） ，读取电子天平的读数；

7. 将磁场强度读数降至300（mT）,读取电子天平的读数； 8. 再将磁场强度读数调至最小，读取电子天平的读数；

9. 取下样品管，装入莫尔氏盐(在装填时要不断将样品管底部敲击木垫，使样品粉末填实)， 直到样品高度至试管标记处，用直尺测量样品的高度h， 按照上面的步骤分别测量其在 0（mT）,300（mT）、350（mT）时候电子天平的读数；

10. 将莫尔盐回收至试剂瓶中，在样品管中装入亚铁氰化钾（K4[Fe(CN)6]·3H20 ），按上述相同的步骤测量其0（mT）、300（mT）、350（mT） 时候电子天平的读数。

11.将亚铁氰化钾回收至试剂瓶中，在样品管中装入K3Fe(CN)6，按上述相同的步骤测量其0（mT）、300（mT）、350（mT）时候电子天平的读数。 12.将K3Fe(CN)6回收至试剂瓶中，在样品管中装入K4Fe(CN)6·3H2O ，按上述相同的步骤测量其0（mT）、300（mT）、350（mT）时候电子天平的读数。 六.试验数据处理:

1.用摩尔盐求外磁场强度B:

'

求平均值： B=0 mT

m莫尔盐

m空管=

（24.9126+24.9120）/2=24.9123g

=（34.1260+34.1259）/2=34.12595g

m硫酸亚铁(34.385234.3846)/234.3849gm铁氰化钾(33.864633.8642)/233.8644gm亚铁氰化钾(32.671332.6706)/2=32.6701g

B=300 mT

m硫酸亚铁(34.624634.6240)/234.6243gm铁氰化钾(33.902433.9020)/233.9022g

m亚铁氰化钾(32.668032.6678)/2=32.6679g

m空管(24.910624.9120)/224.9113gm莫尔盐(34.314634.3156)/2=34.3151g

B=350 mT

m空管(24.910324.9104)/224.91035gm莫尔盐(34.378134.3765)/2=34.3773g

m硫酸亚铁(34.704734.7050)/234.70485g

m铁氰化钾(33.913433.9140)/2=33.9137gm亚铁氰化钾(32.667032.6667)/2=32.66685g

T=294

x9500m

410

9



95004109

4.0510

10

(m3g1

)

T1

295



xMMxm3924.0510

10



1.59

107

(m3

mol

1

)

2.4010

5

(Am1)

B

'

=

2.40105

410

7

0H

0.3015T

2.7710

5

(Am1)

B

''

=0H

2.7710410

57

0.3480T

2.其他磁性材料测定：

FeSO47H2O

M=278gmol1

3

1

(mmol)



1

B9.274

24

10JT

解得 n=4.4 故未成对电子数n=4.

K3Fe(CN)6

M=329g

mol1

3

1

(mmol)



1

B9.274

24

10JT

解得 n=1.3 故未成对电子数n=1.

K4Fe(CN)63H2O

M=422g

mol1

10

)

7.8010(mmol

31

故没有未成对电子

3根据未成对电子数，讨论FeSO47H2O和K4Fe(CN)63H2O中铁离子的最外层电子结构以及由此构成的配键类型: FeSO4·7H2O 的结构式为

[Fe(II)(H2O)6] SO4·H2O，即中心原子 Fe2+由周围的 6个水分子配位，形成的是正八面体空间结构。 K4Fe(CN)6·3H2O 的结构式为 K4 [Fe(II)(CN)6]·3H2O，即中心原子 Fe2+由周围的 6 个 氰根离子配位，形成的也是正八面体空间结构。

两个正八面体结构的配合物 七,试验注意事项:

1,所测样品应事先研细,放在装有浓硫酸的干燥器中干燥. 2,空样品管需干燥洁净,装样品时应使品均匀填实.

3.称量时,样品管应正好处于两磁极间,其底部与磁极中心线齐平.悬挂样品管的悬挂线勿与任何物件相接触.

4.样品倒回试剂瓶时,注意瓶上所贴标志,切忌倒错瓶子.