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1、络合物的磁化率测定络合物的磁化率测定Magnetic Susceptibility of Complex CompoundMagnetic Susceptibility of Complex Compound化学系基础实验中心化学系基础实验中心目的要求目的要求实验原理实验原理实验方法实验方法 实验步骤实验步骤数据处理数据处理思考题思考题 掌握古埃（掌握古埃（掌握古埃（掌握古埃（GouyGouy）磁天平测定物质磁化率的基本）磁天平测定物质磁化率的基本）磁天平测定物质磁化率的基本）磁天平测定物质磁化率的基本原理和实验方法。原理和实验方法。原理和实验方法。原理和实验方法。 通过对一些络合物的磁化率测
2、定，推算其未成对通过对一些络合物的磁化率测定，推算其未成对通过对一些络合物的磁化率测定，推算其未成对通过对一些络合物的磁化率测定，推算其未成对电子数，判断这些分子的配键类型。电子数，判断这些分子的配键类型。电子数，判断这些分子的配键类型。电子数，判断这些分子的配键类型。 目的要求目的要求实验原理实验原理在外磁场作用下，物质会被磁化产生附加磁在外磁场作用下，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为感应强度，则物质内部的磁感应强度为B=BB=B0 0+B=+B=0 0H+BH+B化学上常用质量磁化率化学上常用质量磁化率 mm或摩尔磁化率或摩尔磁化率 MM来来表示物质的磁性质表示物质
3、的磁性质 mm= =/ MM= =MMmm= =M/M/物质的原子、分子或离子在外磁场作用下的物质的原子、分子或离子在外磁场作用下的磁化现象存在三种情况：磁化现象存在三种情况：逆磁性逆磁性顺磁性顺磁性铁磁性铁磁性摩摩尔尔顺顺磁磁磁磁化化率率 与与分分子子磁磁矩矩 mm关关系系可可由由居居里定律表示：里定律表示： =L=Lmm2 2 0 0/3kT=C/T/3kT=C/T对于顺磁性物质而言，由于对于顺磁性物质而言，由于 | |0 0| |，可以近，可以近似的把似的把 当作当作 MM ，即，即 MM=0 0+L+Lmm2 2 0 0/3kTL/3kTLmm2 2 0 0/3kT/3kT mm与未成
4、对电子数与未成对电子数n n的关系为的关系为求得求得n n值后可以进一步判断有关络合物分子的配值后可以进一步判断有关络合物分子的配键类型。例如，键类型。例如，FeFe2+2+离子在自由离子状态下的外离子在自由离子状态下的外层电子结构为层电子结构为3d3d6 64s4s0 04p4p0 0，如果其配合物为电价络，如果其配合物为电价络合物，则外层电子组态为合物，则外层电子组态为FeFe2+2+在自由离子状态下的外层电子组态在自由离子状态下的外层电子组态如果其配合物为共价络合物，则外层电子组如果其配合物为共价络合物，则外层电子组态为态为FeFe2+2+外层电子组态重排示意图外层电子组态重排示意图实验
5、方法实验方法古埃（古埃（GouyGouy）磁天平示意图）磁天平示意图?SNdHH0古埃（古埃（GouyGouy）磁天平工作原理示意图）磁天平工作原理示意图H物质的摩尔磁化率为物质的摩尔磁化率为以莫尔氏盐以莫尔氏盐【(NH(NH4 4)SO)SO4 4FeSOFeSO4 46H6H2 2O O】为标为标准物质进行间接测量，求得上式中准物质进行间接测量，求得上式中H H，莫尔，莫尔氏盐的氏盐的 MM与热力学温度与热力学温度T T关系式为关系式为：实验步骤实验步骤1. 1.启动磁天平启动磁天平2. 2.磁磁场场两两极极中中心心处处磁磁场场强强度度H H的的测测定定：用用已已知知的的莫莫尔尔氏盐标定对
6、应于特定励磁电流值的磁场强度值氏盐标定对应于特定励磁电流值的磁场强度值取取一一支支清清洁洁、干干燥燥的的空空样样品品管管，悬悬挂挂在在天天平平一一端端的的挂挂钩钩上上，使使样样品品管管的的底底部部在在磁磁极极中中心心连连线线上上。准准确确称称量量空空样样品品管管。然然后后将将励励磁磁电电流流电电源源接接通通，依依次次称称量量电电流流在在2.0A2.0A，3.0A3.0A时时的的空空样样品品管管。接接着着将将电电流流调调至至3.5A3.5A，然然后后减减小小电电流流，再再依依次次称称量量电电流流在在3.0A3.0A，2.0A2.0A时时的的空空样样品品管管。将将励励磁磁电电流流降降为为零零时时，
7、断断开开电电源源开开关关，再再称称量量一一次次空空样样品品管管。由由此此可可求求出出样样品品质质量量mm0 0及及电电流流在在2.0A2.0A，3.0A3.0A时时的的mm0 0( (应应重重复复一一次次取取平均值平均值) )。取取下下样样品品管管，装装入入莫莫尔尔氏氏盐盐（在在装装填填时时要要不不断断将将样样品品管管底底部部敲敲击击木木垫垫，使使样样品品粉粉末末填填实实），直直到到样样品品高高度度约约18cm18cm为为止止。准准确确测测量量样样品品高高度度h h，测测量量电电流流为为零零时时莫莫尔尔氏氏盐盐的的质质量量mmB B及及2.0A2.0A，3.0A3.0A时时的的mmB B的平均
8、值。的平均值。 测测定定完完毕毕，将将样样品品管管中中的的莫莫尔尔氏氏盐盐样样品品导导入入回回收收瓶瓶，然后洗净样品管、干燥备用。然后洗净样品管、干燥备用。3. 3.测测定定FeSOFeSO4 47H7H2 2O O、K K4 4Fe(CN)Fe(CN)6 63H3H2 2O O、K K3 3Fe(CN)Fe(CN)6 6和和CuSOCuSO4 45H5H2 2O O的摩尔磁化率的摩尔磁化率 重复上述重复上述的实验步骤分别测定样品的摩尔磁化率的实验步骤分别测定样品的摩尔磁化率数据处理数据处理1.由莫尔氏盐的磁化率和实验数据，计算各特由莫尔氏盐的磁化率和实验数据，计算各特定励磁电流相应的磁场强度
9、值。定励磁电流相应的磁场强度值。2.由样品的实验数据，分别计算和讨论在励磁由样品的实验数据，分别计算和讨论在励磁电流为电流为2.0A2.0A，3.0A3.0A时的时的 mm、 mm以及未成对电以及未成对电子数子数n n。3.根据未成对电子数，讨论样品中根据未成对电子数，讨论样品中FeFe2+2+（或（或CuCu2+2+）的最外层电子结构及由此构成的配键）的最外层电子结构及由此构成的配键类型。类型。思考题思考题1.简述用古埃磁天平法测定磁化率的基本原理。2.本实验中为什么样品装填高度要求在18cm左右?3.在不同的励磁电流下测定的样品摩尔磁化率是否相同?为什么?实验结果若有不同应如何解释?4.从摩尔磁化率如何计算分子内未成对电子数及判断其配键类型?
