对电子数的关系为式中是玻尔磁子,其物理意义是单个自由电子自旋所产生的磁矩。
磁化率与分子结构式将物质的宏观性质χ与微观性质联系起来。
由实验测定物质的χ,根据式可求得,进而计算未配对电子数。
这些结果可用于研究原子或离子的电子结构,判断络合物分子的配键类型。
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。
例如其外层电子结构为,在络离子中,形成电价配键,电子排布为此时,未配对电子数,。
以上面的结构与个以静电力相吸引形成电价络合物。
而在中则形成共价配键,其电子排布为此时。
将个电子集中在个轨道上,个的孤对电子进入的六个空轨道,形成共价络合物。
古埃法测定磁化率古埃磁天平如图所示。
将样品管悬挂在天平。
技术参数电磁铁古埃型单轭铁中心最大磁场磁柱直径磁隙宽度励磁电流最大输出特斯拉计测量范围线性度恒流源数字显示连续可调尺寸重量约实验步骤磁极中心磁场强度的测定用特斯拉计测量将特斯拉计探头放在磁铁的中心架上,套上保护套,调节特斯拉计数字显示为零。
除下保护套,把探头平面垂直于磁场两极中心。
接通电源,调节调压旋钮使电流增大至特斯拉计上示值为,记录此时电流值。
以后每次测量都要控制在同电流,使磁场强度相同。
在关闭电源前应先将特斯拉计示值调为零。
用莫尔氏盐标定取支清洁干燥的空样品管悬挂在磁天平上,样品管应与磁极中心线平齐,注意样品管不要与磁极相触。
准确称取空管的质量空管,重复称取三次取其平均值。
接通电源,调节电流为,记录加磁场后空管的称量值空管,重复三次取其平均值。
取下样品管,将莫尔氏盐通过漏斗装入样品管,边装边在橡皮垫上碰击,使样品均匀填实,直至装满,继续碰击至样品高度不变为止,用直尺测量样品高度。
按前述方法称取空管样品和空管样品,测量完毕将莫尔氏盐倒回试剂瓶中。
测定未知样品的摩尔磁化率χ同法分别测定,和的空管空管空管样品和空管样品。
注意事项所测样品应研细并保存在干燥器中。
样品管定要干燥洁净。
如果空管在磁场中增重,表明样品管不干净,应更换。
装样时尽量把样品紧密均匀地填实。
挂样品管的悬线及样品管不要与任何物体接触。
数据处理根据实验数据计算外加磁场强度,并计算三个样品的摩尔磁化率χ永久磁矩和未配对电子数。
根据和讨论络合物中心离子最外层电子结构和配键类型。
根据式计算测量的摩尔磁化率的最大相对误差,并指出哪种直接测量对结果的影响最大思考题本实验在测定χ时作了哪些似近处理为什么可用莫尔氏盐来标定磁场强度样品的填充高度和密度以及在磁场中的位置有何要求如果样品填充高度不够,对测量结果有何影响讨论有机化合物绝大多数分子都是由反平行自旋电子对而形成的价键,因此其总自旋矩等于零,是反磁性的。
巴斯卡分析了大量有机化合物的摩尔磁化率的数据,总结得到分子的摩尔反磁化率具有加和性。
此结论可以用于研究有机物分子的结构。
从磁性的测量中还可以得到系列其他的信息。
例如测定物质磁化率对温度和磁场强度的依赖性可以定性判断是顺磁性反磁性或铁磁性的。
对合金磁化率的测定可以得到合金的组成,也可研究生物体系中血液的成分等等。
本书中磁化率采用的是国际单位制,但许多书中仍使用磁单位制,必须注意换算关系。
质量磁化率摩尔磁化率单位制的换算关系分别为单位电磁制单位电磁制另外,磁场强度与磁感应强度之间存在如下关系实验三十二磁化率的测定目的要求掌握古埃法测定磁化率的原理和方法。
测定三种络合物的磁化率,求算未成对电子数,判断其配键类型。
熟悉特斯拉计的使用。
实验原理在外磁场作用下,物质会被磁化并产生附加磁感应强度,则物质的磁感应强度为式中为外磁场的磁感应强度为物质磁化产生的附加磁感应强度为外磁场强度为真空磁导率,其数值等于。
物质的磁化可用磁化强度来描述,也是矢量,它与磁场强度成正比χ式中χ为物质的体积磁化率。
在化学上常用质量磁化率χ或摩尔磁化率χ表示物质的磁性质,它的定义是χχχχ式中,分别是物质的密度和摩尔质量。
χ和χ的单位分别是和。
分子磁矩与磁化率物质的磁性与组成它的原子离子或分子的微观结构有关,在反磁性物质中,由于电子自旋已配对,故无永久磁矩。
但由于内部电子的轨道运动,在外磁场作用下会产生拉摩进动,感生出个与外磁场方向相反的诱导磁矩,所以表示出反磁性。
其χ就等于反磁化率χ反,且χ。
在顺磁性物质中,存在自旋未配对电子,所以具有永久磁矩。
在外磁场中,永久磁矩顺着外磁场方向排列,产生顺磁性。
顺磁性物质的摩尔磁化率χ是摩尔顺磁化率与摩尔反磁化率之和,即通常χ顺χ反,所以这类物质总表现出顺磁性,其χ。
顺磁化率与分子永久磁矩的关系服从居里定律式中,为常数为常数为热力学温度为分子永久磁矩。
由此可得由于χ反不随温度变化或变化极小,所以只要测定不同温度下的χ对作图,截矩即为χ反,由斜率可求。
由于χ反比χ顺小得多,所以在不很精确的测量中可忽略χ反作近似处理顺磁性物质的与未成对电子数的关系为式中是玻尔磁子,其物理意义是单个自由电子自旋所产生的磁矩。
磁化率与分子结构式将物质的宏观性质χ与微观性质联系起来。
由实验测定物质的χ,根据式可求得,进而计算未配对电子数。
这些结果可用于研究原子或离子的电子结构,判断络合物分子的配键类型。
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。
例如其外层电子结构为,在络离子中,形成电价配键,电子排布为此时,未配对电子数,。
以上面的结构与个以静电力相吸引形成电价络合物。
而在中则形成共价配键,其电子排布为此时。
将个电子集中在个轨道上,个的孤对电子进入的六个空轨道,形成共价络合物。
古埃法测定磁化率古埃磁天平如图所示。
将样品管悬挂在天平上,样品管底部处于磁场强度最大的区域,管顶端则位于场强最弱甚至为零的区域










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