络合物的磁化率的测定研讨.doc

络合物的磁化率的测定 班级：2012级化学（1）班 学号：20125051163 姓名：冯亚威 成绩： 一、实验目的 1．掌握古埃(Gouy)法测定磁化率的原理和方法。 2．测定两种络合物的磁化率，求算未成对电子数，判断其配键类型。 二、实验原理 1、在外磁场的作用下，物质会被磁化产生附加磁感应强度，则物质内部的磁感应强度等于 B=B +B,=μ0H+B, ① 式中B为外磁场的感应强度；B,为物质磁化产生的附加磁感应强度；H为外磁场的强度；为真空磁导率，其数值等于。 物质的磁化可用磁化强度M来描述，M也是一个矢量；它与磁场强度成正比 M=H ② 式中称为物质的体积磁化率，是物质的一种宏观磁性质。B’与M的关系为： B’=M=H ③ 将③式代入①式得： B=H=H ④ 式中称为物质的（相对）磁导率。 化学中常用质量磁化率或摩尔磁化率来表示物质的磁性质，它们的定义为： ⑤ ⑥ 式中为物质密度，为物质的摩尔质量。的单位是，的单位是 2、物质的原子、分子或离子在外磁场的作用下的磁化现象存在三种情况。 （1）.物质本身并不呈现磁性，但由于它内部的电子轨道运动，在外磁场作用下会产生拉莫进动，感应出一个诱导磁矩来，表现为一个附加磁场，磁矩的方向与外磁场相反，其磁化强度与外磁场强度成正比，并随着外磁场的消失而消失，这类物质称为逆磁性物质，其＜1，＜0。 （2）.物质的原子、分子或离子本身具有永久磁矩，由于热运动，永久磁矩的指向各个方向的机会相同，所以该磁矩的统计值等于零。但它在外磁场的作用下，一方面永久磁矩会顺着外磁场方向排列，其磁化方向与外磁场相同，而磁化强度与外磁场强度成正比；另一方面物质内部的电子轨道运动也会产生拉莫进动，其磁化方向与外磁场相反，因此这类物质在外磁场下表现的附加磁场是上述两者作用的结果，通常称具有永久磁矩的物质为顺磁性物质。显然，此类物质的摩尔磁化率是摩尔顺磁化率和摩尔逆磁化率两部分之和 ⑦ 但由于＞＞，故顺磁性物质的＞1，＞0，可以近似地把当作，即 ≈ ⑧ （3）.物质被磁化的强度与外磁场强度之间不存在正比关系，而是随着外磁场强度的增加而剧烈的增强，当外磁场消失后，这种物质的磁性并不消失，呈现出滞后现象。这种物质称为铁磁性物质。 3、假定分子间无相互作用，应用统计学的方法，可以导出摩尔顺磁化率和永久磁矩之间的定量关系 ⑨ 式中为阿伏伽德罗常数，为玻尔兹曼常数，T为热力学温度。物质的摩尔顺磁磁化率与热力学温度成反比这一关系，是居里（Curie P）在室验中首先发现的，所以该是称为居里定律，C称为居里常数。 分子的摩尔逆磁率磁化率是由诱导磁矩产生的，它与温度的依赖关系很小。因此具有永久磁矩的物质的摩尔磁化率与磁矩间的关系为： ⑩ 该式将物质的宏观物理性质和其微观性质联系起来了，因此只要测得，代入⑩式就可算出永久磁矩。 4、物质的顺磁性来自与电子的的自旋相联系的磁矩。电子有两个自旋状态。如果原子、分子或离子中两个自旋状态的电子数目不相等，则该物质在外磁场中就呈现顺磁性。这是由于每一个轨道上不能存在两个自旋状态相同的电子（泡利原理），因而各个轨道上成对电子自旋所产生的磁矩是相互抵消的，所以只有存在未成对电子的物质才具有永久磁矩，她在外磁场中表现出顺磁性。 物质的永久磁矩和它所包含的未成对电子数n的关系可用下式表示： 称为玻尔（Bohr）磁子，其物理意义是单个自由电子自旋所产生的磁矩 式中h为普朗克常数，为电子质量。 5、由实验测定物质的，代入式求出，再根据式算得未成对电子数n，这对于研究某些原子或离子的电子组态，以及判断络合物分子的配件类型是很有意义的。 络合物分为电价络合物和共价络合物。电价络合物中心离子的电子结构不受配位体的影响，基本上保持自由离子的电子结构，靠静电库仑力与配位体结合，形成电价配键。在这类络合物中，含有较多的自旋平行电子，所以是高自旋配位化合物。共价络合物则以中心离子空的价电子轨道接受配位体的孤对电子，形成共价配键，这类络合物形成时，往往发生电子重排，自旋平行的电子相对减少，所以是低自旋配位化合物。例如，Fe2+离子在自由离子状态下的外层电子结构为3d64s04p0。如以它作为中心离子与6个H2O配位体形成[Fe (H2O)6] 2+ 络离子，是电价络合物。其中Fe 2+ 离子仍然保持原自由离子状态下的电子层结构，此时n = 4。见图所示： Fe2+ 在自由离子状态下的外层电子结构 如果