磁化率的測定

1、2021/8/61磁化率的測定廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2021/8/621通過測定絡(luò)合物的摩爾磁化率，計算其分子的永久磁矩及未成對電子數(shù)，并推測各絡(luò)合物的配鍵類型 ；2掌握古埃（Gouy）磁天平測定磁化率的實驗原理和方法。2021/8/63 物質(zhì)在外加磁場的作用下會感應(yīng)產(chǎn)生一個附加磁場，該物質(zhì)磁感應(yīng)強度B為外磁場強度與附加磁場之和 ）（HHB0式中0= 410-7 NA-2，稱為真空磁導(dǎo)率。（1） 1物質(zhì)的磁化率2021/8/64H對于非鐵磁質(zhì) (2)式中為物質(zhì)的體積磁化率。是物質(zhì)的一種宏觀磁性質(zhì)。 /mx 化學(xué)上常用單位質(zhì)量磁化率m和摩爾磁化率M來表示物質(zhì)的磁性質(zhì)。 /MmMM式中是物質(zhì)的密度

2、（3） （4）2021/8/652.分子磁矩與磁化率的關(guān)系 物質(zhì)的磁性與組成物質(zhì)的原子、離子或分子的微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)。當(dāng)原子、離子或分子的兩個自旋狀態(tài)電子數(shù)不相等，即有未成對電子時，該物質(zhì)具有永久磁矩永久磁矩。反之，則無永久磁矩。 具有永久磁矩的原子、離子或分子在外磁場下，其永久磁矩會順著外磁場方向同向排列, 表現(xiàn)順磁性, 同時它內(nèi)部電子軌道運動有感應(yīng)的磁矩，其方向與外磁場相反，表現(xiàn)出反磁性。 無永久磁矩的原子、離子或分子則只有反磁性。所以物質(zhì)的摩爾磁化率為順磁化率。反順M 2021/8/66 對于反磁性物質(zhì)，則只有反，故M =反。摩爾順磁化率順和分子永久磁矩 M間的關(guān)系為：對于順磁性物質(zhì)，當(dāng) |

3、順|反|時， M 順；23AmNxkT順23AmMNxkT式中k為玻爾茲曼常數(shù)=1.38066210-23JK-1 ,由M的測定可計算分子磁矩。2021/8/67 3. 3. 分子磁矩與未成對電子數(shù)的關(guān)系分子磁矩與未成對電子數(shù)的關(guān)系 物質(zhì)的永久磁矩與它所包含的未成對電子數(shù)n的關(guān)系為： Bmnn)2( B為波爾磁子, 其物理意義為單個自由電子自旋產(chǎn)生的磁矩：12410273. 94TJcmeheB me為電子靜止質(zhì)量，e為電子電荷，c為光速。T為特斯拉。2021/8/684摩爾磁化率的測定 v本實驗采用Gouy磁天平法測定物質(zhì)的M 。 將盛有樣品的樣品管懸掛在兩磁極中間，使樣品管底部處于兩極中心

4、，即磁場強度最強處。樣品應(yīng)足夠長，其上端所在處磁場可略不計。這樣圓柱形樣品就處在一不均勻磁場中。沿樣品軸心方向Z存在一磁場強度梯度。樣品截面積為A，作用在樣品一體積元AdZ上的磁矩為（-0）HAdZ，該體積元樣品沿磁場方向受力df為 dZZhHAdf)()(02021/8/69作用在整個樣品上的力 f 為00()()HHHfHAdZZ 式中0為空氣的磁化率，積分邊界條件H為磁場中心的磁場強度，H0為樣品頂端的磁場強度。若忽略空氣的磁化率，H0=0，得212fH A設(shè)W為樣品置于磁場內(nèi)外稱量的重量差，則)(212空管樣品空管WWggWAHf2021/8/610由于mx代入式（15-9）得摩爾磁化

5、率： hAW樣品樣品空管樣品空管WHghMWWM20)(2 h 為樣品高度, W為樣品在無磁場作用下的重量，H為磁場強度, M樣品為樣品的摩爾質(zhì)量。 2021/8/611 H可由莫爾鹽(NH4)2SO4FeSO46H2O標(biāo)定，莫爾鹽的m與溫度T（熱力學(xué)溫度）的關(guān)系為：23-10950010 (mkg )1mT 在實際應(yīng)用時，可采用“相對法”。即待測樣品和標(biāo)定用樣品使用同一樣品管，樣品裝填高度相同，并在同一磁場強度下進(jìn)行測量，這時由式（11.7.13）可得：樣樣標(biāo)標(biāo)樣標(biāo)樣MWWWWmM,式中下標(biāo)“樣”代表待測樣品，“標(biāo)”代表莫爾鹽。2021/8/612實驗方法 1用已知xm的莫爾鹽標(biāo)定磁場強度

6、將干燥清潔的樣品管（長約120mm，帶塞，未裝樣品）掛在天平托盤下的掛鉤上，高節(jié)連結(jié)線的長度，使樣品管底距磁極中心距離在150mm以上，稱空樣品管在磁場外的重量W管。改變樣品管位置，使樣品管底處于磁場中心處，再稱取空樣品管在磁場中的重量W管。 取下樣品管，用小漏斗把事先研細(xì)的莫爾鹽裝入樣品管中，邊裝邊振動并用玻棒壓緊，使樣品層裝填均勻，緊密，樣品層高約70mm。準(zhǔn)確量取樣品層高h(yuǎn)，同樣稱取樣品及管在磁場外和磁場內(nèi)的重量W管+樣品及W 管+樣品。 每次稱量取三次讀數(shù)，再取平均值。2測定樣品的摩爾磁化率 在樣品管中裝入待測樣品，按照上述方法操作，測出 它們在磁場內(nèi)外的重量變化。2021/8/613注意事項 1.霍爾探頭必須插在兩磁極中間中間，且探頭的平面應(yīng)平行平行與兩磁極面；裝好后，測量過程中不再移動不再移動。2.裝樣應(yīng)填實均勻填實均勻，應(yīng)放在小漏斗中邊裝邊輕輕敲，樣品高度最好一樣(12cm)。3.樣品管底部應(yīng)放在兩磁極中心，不要與任何物品相接觸相接觸。 2021/8/614結(jié)果記錄樣品質(zhì)量磁場強度空管莫爾鹽FeSO47H2OK3Fe(CN)6K4Fe(CN)60200mT300