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实验七偶极矩和介电常数的测定
一、实验目的
1．用电桥法测定极性物质（乙酸乙酯）在非极性溶剂（环已烷）中的介电常数和分子偶极矩。
2．了解溶液法测定偶极矩的原理，方法和计算，并了解偶极矩与分子电性质的关系。
二、实验原理
1．偶极矩与极化度
分子呈电中性，但由于空间构型的不同，正、负电荷中心可重合也可不重合，前者称为非极性分子，
后者称为极性分子，分子极性大小常用偶极矩μ来度量，其定义为
（1）
式中q是正、负电荷中心所带的电荷量，d为正、负电荷中心间距离，为向量，其方向规定为从正到
-10-20-30
负，因为分子中原子间距离的数量级为10M，电荷数量级为10C，所以偶极矩的数量级为10C·M。
极性分子具有永久偶极矩，在没有外电场存在时，由于分子热运动，偶极矩指向各方向机会均等，故
其偶极矩统计值为零。
若将极性分子置于均匀的外电场中，分子会沿着电场方向作定向转动，同时分子中的电子云对分子骨
架发生相对移动，分子骨架也会形变，这叫分子极化，极化的程度可由摩尔极化度（p）来衡量。因转向
而极化称为摩尔转向极化度（p）。由变形所致的为摩尔变形极化度（p）。而p又是电子极化（p
转向变形变形电
）和原子极化（p）之和。显然：
子原子
P=P+P=P+（P+P）（2）
转向变形转向电子原子
已知p与永久偶极矩μ的平方成正比，与绝对温度成反比。即
转向
（3）
N
式中K为玻尔滋曼常数；为阿伏加德罗常数。
对于非极性分子，因μ=0，其p=0，所以p=p+p。
转向电子原子
10-1
外电场若是交变电场，则极性分子的极化与交变电场德频率有关。当电场的频率小于10S的低频电
12-114-1
场下，极性分子产生摩尔极化度为转向极化度与变形极化度之和。若在电场频率为10S～10S的中
频电场下（红外光区），因为电场
交变周期小于偶极矩的松弛时间，
极性分子的转向运动跟不上电场
变形，即极性分子无法沿电场方向
定向，即p=0，此时分子的摩尔
转向
极化度p=p=p+p。当交变
变形电子原子
15-1
电场的频率大于10S（即可见光
和紫外光区）极性分子的转向运动
和分子骨架变形都跟不上电场的
变化，此时p=p，所以如果我
电子
们分别在低频和中频的电场下求实验装置
出欲测分子的摩尔极化度，并把这
两者相减，即为极性分子的摩尔转向极化度p，然后代入（3）式，即可算出其永久偶极矩
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