氧吸收/解吸系数测定实验报告
一、实验目的
1、了解传质系数的测定方法；
2、测定氧解吸塔内空塔气速与液体流量对传质系数的影响；
3、掌握气液吸收过程液膜传质系数的实验测定方法；
4、关联圆盘塔液膜传质系数与液流速率之间的关系； 4、掌握VOC 吸收过程传质系数的测定方法。 二、实验原理
1) 吸收速率
吸收是气、液相际传质过程，所以吸收速率可用气相内、液相内或两相间传质速率表示。在连续吸收操作中，这三种传质速率表达式计算结果相同。对于低浓度气体混合物单组分物理吸收过程，计算公式如下。
气相内传质的吸收速率：
)(i y A y y F k N -=
液相内传质的吸收速率：
)(x x F k N i x A -=
气、液相相际传质的吸收速率：
)()(**x x F K y y F K N x y A -=-=
式中：y ，y i ——气相主体和气相界面处的溶质摩尔分数；
x ，x i ——液相主体和液相界面处的溶质摩尔分数； x *，y *——与x 和y 呈平衡的液相和气相摩尔分数；
k x ，K x ——以液相摩尔分数差为推动力的液相分传质系数和总传质系数； k y ，K y ——以气相摩尔分数差为推动力的气相分传质系数和总传质系数； F ——传质面积，m 2。 对于难溶气体的吸收过程，称为液膜控制，常用液相摩尔分数差和液相传质系数表达吸收速率式。
对于易溶气体的吸收过程，称为气膜控制，常用气相摩尔分数差和气相传质系数表达吸收速率式。
本实验为一解吸过程，将空气和富氧水接触，因富氧水中氧浓度高于同空气处于平衡的水中氧浓度，富氧水中的氧向空气中扩散。解吸是吸收的逆过程，传质方向与吸收相反，其
原理和计算方法与吸收类似。但是传质速率方程中的气相推动力要从吸收时的(y －y *
)改为
解吸时的(y *－y )，液相推动力要从吸收时的(x *－x )改为解吸时的(x －x *
)。 2) 吸收系数和传质单元高度
吸收系数和传质单元高度是反映吸收过程传质动力学特性的参数，是吸收塔设计计算的必需数据。其数值大小主要受物系的性质、操作条件和传质设备结构形式及参数三方面的影响。由于影响因素复杂，至今尚无通用的计算方法，一般都是通过实验测定。
本实验计算填料解吸塔的体积传质系数K x a (kmol/(m 3
·h))的公式如下：
)ln(//)(*
2*
121x
x x x Z F
L x ZF x x L x V N a K m
m x --=?-=?=
式中：N ——传质速率，kmol/h ；
x 1，x 2——进、出设备的水中氧的摩尔分数； V ——传质体积，m 3； F ——塔截面积，m 2； Z ——填料层高度，m ； L ——水的流量，kmol/h 。
)ln()
()(*2
2*
11*
22*11x x x x x x x x x m -----=?
x 1*，x 2*——在设备进、出口温度下，与空气中氧呈平衡的水中氧的摩尔分数。
因为氧在水中的溶解度极小，其解吸量也极小，故空气中氧的组成经解吸塔后变化极小，
可以认为出、入口气体中氧浓度近似相等，即x 1*＝x 2*
。
解吸和吸收操作常常联合使用，吸收了溶质的富液经过解吸而再生，恢复其吸收能力循环使用。如果解吸效果不好，吸收剂中吸收了的溶质解吸不干净，将会直接影响吸收效果，所以说解吸操作说吸收操作的重要环节。 三、实验装置与流程
四、实验数据处理与分析
表1 原始数据记录
对数据进行处理，氧气在空气中的摩尔分数为0.21，亨利系数可通过插值法确定，体积传质系数与传质单元高度的计算公式如下：
进一步整理得：
表3 不同空气流量下体积传质系数与传质单元高度
将空气流量与体积传质系数、传质单元高度在双对数坐标系下进行拟合，结果如下:
图1 体积传质系数随空气流量变化
图2 传质单元高度随空气流量变化
可以看到，随空气流量增加，体积传质系数增加，传质单元高度减小，这可能是因为随空气流量增大，空气流速增加，流体趋向湍流化，因而与水中氧气的二相传质过程被加强，从而加强了整体传质。但是，氧气的解吸过程理论上是液膜控制的，空气流量的改变理论上对于传质系数的影响较小，而此次实验结果中空气流量同体积传质系数以及传质单元高度的相关性较好，可能是因为本次实验中所测量的数据组数偏少，存在一定误差。
表4 不同水流量下体积传质系数与传质单元高度
图3 体积传质系数随水流量变化
图4 传质单元高度随水流量变化
随水流量增大，体积传质系数增大，两者间显示出了较高的相关性，同时斜率也较图1中更大，在一定程度上可以说明液相对于整体传质的影响更大。但是，随着水流量增大，传质单元高度却反而增加，说明液体流量增大对传质单元高度的影响要大于体积传质系数增大对于传质单元高度的影响。随液体流量增大，虽然和气体之间的分子交换更为剧烈，但液体流速的增快使得气液之间需经过较长的传质距离才能完成一次充分的分子交换，因而传质单元高度增加。
五、思考题简答
(1) 为什么氧解吸过程属于液膜传质阻力控制？
答：因为氧气在水中溶解的很小，气膜阻力远远小于液膜阻力，因此属于液膜传质阻力控制。
(2) 用于计算吸收操作与解吸操作求理论板数时的方法有何异同点？
答：解吸是吸收的逆过程，传质方向与吸收相反，其原理和计算方法与吸收类似。但是传质速率方程中的气相推动力要从吸收时的(y－y*)改为解吸时的(y*－y)，液相推动力要从吸收时的(x*－x)改为解吸时的(x－x*)。
(3) 将本实验的氧解吸过程画在y－x图上，表示出平衡线与操作线的关系。
(4) 氧气瓶开启时应注意什么？停止使用时如何操作？
答：应首先检查压力是否正常，然后开启流量阀门，调节到合适数值后再开启氧气瓶阀门。停止时应先关闭总阀，待剩余氧气自然逸出后再关闭分阀。
(5) 归纳传质过程强化的基本思路和措施。
答：可以从增加传质推动力和减小传质阻力两方面入手考虑。为增加传质推动力，可以提高气液两相的摩尔分数差；为减小传质阻力，可以选用吸收率高的溶液，增加气液两相的接触面积，或者增加流量。
(6) 为什么引入体积传质系数K x a？其物理意义是什么？
答：体积传质系数表示单位时间、单位体积内填料层的总液相传质量。A表示单位体积填料内气液两相有效接触面积，与填料形状、尺寸、填充状况等有关，同时受流体物性及流动状况影响。由于a的数值很难直接测定，因此将其与传质系数的乘积作为整体，定义为体积传质系数。
实验一材料的氧指数测定实验 一.实验目的 1.明确氧指数的定义及其用于评价高聚物材料相对燃烧性的原理； 2.了解HC-2型氧指数测定仪的结构和工作原理； 3.掌握运用HC-2型氧指数测定仪测定常见材料氧指数的基本方法； 4.评价常见材料的燃烧性能。 二.实验原理 物质燃烧时,需要消耗大量的氧气,不同的可燃物,燃烧时需要消耗的氧气量不同,通过对物质燃烧过程中消耗最低氧气量的测定,计算出物质的氧指数值,可以评价物质的燃烧性能。所谓氧指数（Oxygen index），是指在规定的试验条件下，试样在氧氮混合气流中，维持平稳燃烧（即进行有焰燃烧）所需的最低氧气浓度，以氧所占的体积百分数的数值表示（即在该物质引燃后，能保持燃烧50mm 长或燃烧时间3min时所需要的氧、氮混合气体中最低氧的体积百分比浓度）。作为判断材料在空气中与火焰接触时燃烧的难易程度非常有效。一般认为，OI<27的属易燃材料,27≤OI<32的属可燃材料,OI≥32的属难燃材料。HC-2型氧指数测定仪，就是用来测定物质燃烧过程中所需氧的体积百分比。该仪器适用于塑料、橡胶、纤维、泡沫塑料及各种固体的燃烧性能的测试，准确性、重复性好，因此普遍被世界各国所采用。 氧指数的测试方法，就是把一定尺寸的试样用试样夹垂直夹持于透明燃烧筒内，其中有按一定比例混合的向上流动的氧氮气流。点着试样的上端，观察随后的燃烧现象，记录持续燃烧时间或燃烧过的距离，试样的燃烧时间超过3min或火焰前沿超过50mm标线时，就降低氧浓度，试样的燃烧时间不足3min或火焰前沿不到标线时，就增加氧浓度，如此反复操作，从上下两侧逐渐接近规定值，至两者的浓度差小于0.5％。氧指数法是在实验室条件下评价材料燃烧性能的一种方法，它可以对窗帘幕布、木材等许多新型装饰材料的燃烧性能作出准确、快捷的检测评价。需要说明的是氧指数法并不是唯一的判定条件和检测方法，但它的应用非常广泛，已成为评价燃烧性能级别的一种有效方法。 三.实验装置 HC-2型氧指数测定仪由燃烧筒、试样夹、流量控制系统及点火器组成（见
二氧化碳填料吸收与解吸实验装置说明书 天津大学化工基础实验中心 2013．06
一、实验目的 1.了解填料吸收塔的结构、性能和特点，练习并掌握填料塔操作方法；通过实验测定数据的处理分析，加深对填料塔流体力学性能基本理论的理解，加深对填料塔传质性能理论的理解。 2.掌握填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法，练习对实验数据的处理分析。 二、实验内容 1. 测定填料层压强降与操作气速的关系，确定在一定液体喷淋量下的液泛气速。 2. 固定液相流量和入塔混合气二氧化碳的浓度，在液泛速度下，取两个相差较大的气相流量，分别测量塔的传质能力（传质单元数和回收率）和传质效率（传质单元高度和体积吸收总系数）。 3. 进行纯水吸收二氧化碳、空气解吸水中二氧化碳的操作练习，同时测定填料塔液侧传质膜系数和总传质系数。 三、实验原理： 气体通过填料层的压强降：压强降是塔设计中的重要参数，气体通过填料层压强降的大小决定了塔的动力消耗。压强降与气、液流量均有关，不同液体喷淋量下填料层的压强降P ?与气速u 的关系如图一所示： 图一 填料层的P ?～u 关系 当液体喷淋量00=L 时，干填料的P ?～u 的关系是直线，如图中的直线0。当有
一定的喷淋量时，P ?～u 的关系变成折线，并存在两个转折点，下转折点称为“载点”，上转折点称为“泛点”。这两个转折点将P ?～u 关系分为三个区段：既恒持液量区、载液区及液泛区。 传质性能：吸收系数是决定吸收过程速率高低的重要参数，实验测定可获取吸收系数。对于相同的物系及一定的设备（填料类型与尺寸），吸收系数随着操作条件及气液接触状况的不同而变化。 1.二氧化碳吸收-解吸实验 根据双膜模型的基本假设，气侧和液侧的吸收质A 的传质速率方程可分别表达为气膜 )(Ai A g A p p A k G -= （1） 液膜 )(A Ai l A C C A k G -= （2） 式中：A G —A 组分的传质速率，1-?s kmoI ； A —两相接触面积，m 2； A P —气侧A 组分的平均分压，Pa ； Ai P —相界面上A 组分的平均分压，Pa ； A C —液侧A 组分的平均浓度，3-?m kmol Ai C —相界面上A 组分的浓度3-?m kmol g k —以分压表达推动力的气侧传质膜系数，112---???Pa s m kmol ; l k —以物质的量浓度表达推动力的液侧传质膜系数，1-?s m 。 以气相分压或以液相浓度表示传质过程推动力的相际传质速率方程又可分别表达为： )(*-=A A G A p p A K G （3） )(A A L A C C A K G -=* （4） 式中：*A p —液相中A 组分的实际浓度所要求的气相平衡分压，Pa ； * A C —气相中A 组分的实际分压所要求的液相平衡浓度，3-?m kmol ； G K —以气相分压表示推动力的总传质系数或简称为气相传质总系数， 112---???Pa s m kmol ；
磁化率的测定 1.实验目的 1.1测定物质的摩尔磁化率，推算分子磁矩，估计分子内未成对电子数，判断分子配键的类型。 1.2掌握古埃(Gouy)磁天平测定磁化率的原理和方法。 2.实验原理 2.1摩尔磁化率和分子磁矩 物质在外磁场H作用下，由于电子等带电体的运动，会被磁化而感应出一个附加磁场H'。物质0被磁化的程度用磁化率χ表示，它与附加磁场强度和外磁场强度的比值有关： χ为无因次量，称为物质的体积磁化率，简称磁化率，表示单位体积内磁场强度的变化，反映了物质被磁化的难易程度。化学上常用摩尔磁化率χ表示磁化程度，它与χ的关系为m 。·mol －13 M、ρ分别为物质的摩尔质量与密度。χ的单位为m式中m物质在外磁场作用下的磁化现象有三种：。当它受到=0第一种，物质的原子、离子或分子中没有自旋未成对的电子，即它的分子磁矩，μm，相应产生一种与外磁场方向相反的感应磁矩。如同线”外磁场作用时，内部会产生感应的“分子电流圈在磁场中产生感生电流，这一电流的附加磁场方向与外磁场相反。这种物质称为反磁性物质，如表示，且χ<0。χCuHg，，Bi等。它的χ称为反磁磁化率，用m反反第二种，物质的原子、离子或分子中存在自旋未成对的电子，它的电子角动量总和不等于零，分。这些杂乱取向的分子磁矩μ≠0子磁矩m Cr，其方向总是趋向于与外磁场同方向，在受到外磁场作用时，这种物质称为顺磁性物质，如Mn， 表示。Pt等，表现出的顺磁磁化率用χ顺χχ但它在外磁场作用下也会产生反向的感应磁矩，因此它的是顺磁磁化率χ。与反磁磁化率m顺之和。因|χ|?|χ|，所以对于顺磁性物质，可以认为χ＝χ，其值大于零，即χ>0。mm顺顺反反第三种，物质被磁化的强度随着外磁场强度的增加而剧烈增强，而且在外磁场消失后其磁性并不消失。这种物质称为铁磁性物质。 对于顺磁性物质而言，摩尔顺磁磁化率与分子磁矩μ关系可由居里－郎之万公式表示：m 为真空，J·Kμ×10)mol10)，、k为玻尔兹曼常数(1.3806×式中L为阿伏加德罗常数(6.022 －－1231-23 0－－27可作为由实验测定磁化率来研究物质内部结构，T为热力学温度。式磁导率（4π× 10((2-136)N·A 的依据。分子磁矩由分子内未配对电子数n决定，其关系如下：
化工原理氧解吸实验报告 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
北京化工大学 化原实验报告学院：化学工程学院 姓名：娄铮 学号： 45 班级：环工1302 同组人员：郑豪，刘定坤，邵鑫 课程名称：化工原理实验 实验名称：氧解吸实验 实验日期： 2014-4-15 实验名称：氧解吸实验 报告摘要：本实验首先利用气体分别通过干填料层、湿填料层，测流体流动引起的填料层压降与空塔气速的关系，利用双对数坐标画出关 系。其次做传质实验求取传质单元高度，利用
K x a =G A /（V p △x m ）]) ()(ln[) ()x -x (112221e22m e e e x x x x x x ----= ?X G A =L （x 2-x 1）求出 HOL= Ω a K L X 一、实验目的及任务： 1) 熟悉填料塔的构造与操作。 2) 观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。 3) 掌握液相体积总传质系数Kx a 的测定方法并分析影响因素。 学习气液连续接触式填料塔，利用传质速率方程处理传质问题的方法。 二、基本原理： 本装置先用吸收柱使水吸收纯氧形成富氧水后，送入解吸塔顶再用空气进行解吸，实验需要测定不同液量和气量下的解吸液相体积总传质系数K x a ，并进行关联，得到K x a=AL a V b 关联式，同时对四种不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。 1、 填料塔流体力学特性 气体通过干填料层时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。填料层压降—空塔气速关系示意图如下，在双对数坐标系中，此压降对气速作图可得一斜率为~2的直线（图中aa ’）。当有喷淋量时，在低气速下（c 点以前）压降正比于气速的~2次幂，但大于相同气速下干填料的压降（图中bc 段）。随气速的增加，出现载点（图中c 点），持液量开始
氧吸收/解吸系数测定实验报告 一、实验目的 1、了解传质系数的测定方法； 2、测定氧解吸塔内空塔气速与液体流量对传质系数的影响； 3、掌握气液吸收过程液膜传质系数的实验测定方法； 4、关联圆盘塔液膜传质系数与液流速率之间的关系； 4、掌握VOC 吸收过程传质系数的测定方法。 二、实验原理 1) 吸收速率 吸收是气、液相际传质过程，所以吸收速率可用气相内、液相内或两相间传质速率表示。在连续吸收操作中，这三种传质速率表达式计算结果相同。对于低浓度气体混合物单组分物理吸收过程，计算公式如下。 气相内传质的吸收速率： )(i y A y y F k N -= 液相内传质的吸收速率： )(x x F k N i x A -= 气、液相相际传质的吸收速率： )()(**x x F K y y F K N x y A -=-= 式中：y ，y i ——气相主体和气相界面处的溶质摩尔分数； x ，x i ——液相主体和液相界面处的溶质摩尔分数； x *，y *——与x 和y 呈平衡的液相和气相摩尔分数； k x ，K x ——以液相摩尔分数差为推动力的液相分传质系数和总传质系数； k y ，K y ——以气相摩尔分数差为推动力的气相分传质系数和总传质系数； F ——传质面积，m 2。 对于难溶气体的吸收过程，称为液膜控制，常用液相摩尔分数差和液相传质系数表达吸收速率式。 对于易溶气体的吸收过程，称为气膜控制，常用气相摩尔分数差和气相传质系数表达吸收速率式。 本实验为一解吸过程，将空气和富氧水接触，因富氧水中氧浓度高于同空气处于平衡的水中氧浓度，富氧水中的氧向空气中扩散。解吸是吸收的逆过程，传质方向与吸收相反，其 原理和计算方法与吸收类似。但是传质速率方程中的气相推动力要从吸收时的(y －y * )改为 解吸时的(y *－y )，液相推动力要从吸收时的(x *－x )改为解吸时的(x －x * )。 2) 吸收系数和传质单元高度 吸收系数和传质单元高度是反映吸收过程传质动力学特性的参数，是吸收塔设计计算的必需数据。其数值大小主要受物系的性质、操作条件和传质设备结构形式及参数三方面的影响。由于影响因素复杂，至今尚无通用的计算方法，一般都是通过实验测定。 本实验计算填料解吸塔的体积传质系数K x a (kmol/(m 3 ·h))的公式如下：
华南师范大学实验报告学生姓名学号 专业化学（师范）年级班级 课程名称结构化学实验实验项目磁化率的测定 实验类型□验证□设计√综合实验时间2013年10月29日 实验指导老师彭彬实验评分 【实验目的】 1．掌握古埃（Gouy）磁天平测定物质磁化率的实验原理和技术。 2．通过对一些配位化合物磁化率的测定，计算中心离子的不成对电子数．并判断d电子的排布情况和配位体场的强弱。 【实验原理】 （1）物质的磁性 物质在磁场中被磁化，在外磁场强度H(A·m-1)的作用下，产生附加磁场。这时该物质内部的磁感应强度B为： B=H+4πI= H+4πκH(1) 式中，I称为体积磁化强度，物理意义是单位体积的磁矩。式中κ=I/H称为物质的体积磁化率。I和κ分别除以物质的密度ρ可以得到σ和χ，σ=I/ρ称为克磁化强度；χ=κ/ρ称为克磁化率或比磁化率。χm=ΚM/ρ称为摩尔磁化率（M是物质的摩尔质量）。这些数据可以从实验中测得。在顺磁、反磁性研究中常用到χ和χm，铁磁性研究中常用到I、σ。 不少文献中按宏观磁性质，把物质分成反磁性物质、顺磁性物质和铁磁性物质以及亚铁磁性物质、反铁磁性物质几类。其中，χm＜o，这类物质称为反磁性物质。χm＞o，这类物质称为顺磁性物质。 （2）古埃法测定磁化率 古埃法是一种简便的测量方法，主要用在顺磁测量。简单的装置包括磁场和测力装置两部分。调节电流大小，磁头间距离大小，可以控制磁场强度大小。测力装置可以用分析天平。 样品放在一个长圆柱形玻璃管内，悬挂在磁场中，样品管下端在磁极中央处，另一端则
在磁场为零处。 样品在磁场中受到一个作用力。 df=κHAdH 式中，A 表示圆柱玻璃管的截面积。 样品在空气中称重，必须考虑空气修正，即 dF=(κ-κ0)HAdH κ 0表示空气的体积磁化率，整个样品的受力是积分问题： F= )()(2 1d )(202000 H H A H HA H H --= -? κκκκ (2) 因H 0＜＜H,且可忽略κ0，则 F= 22 1 AH κ (3) 式中，F 可以通过样品在有磁场和无磁场的两次称量的质量差来求出。 F=g )m -m (空样? （4） 式中，样m ?为样品管加样品在有磁场和无磁场时的质量差；空m ?为空样品管在有磁场和无磁场时的质量差；g 为重力加速度。 则有，2 2AH F = κ 而 ρκχM = m ，h m A 样品 =ρ，h 为样品高度，A 为样品管截面积，m 样品为样品质量。 ()2 2m m gh m -m 2m 2H M M AH F M 样品空 样样品??= ==ρκχ (5) 只要测量样品重量的变化。磁场强度H 以及样品高度h ，即可根据式（5）计算样品的摩尔磁化率。 其中，莫氏盐的磁化率符合公式： 4-10*1 T 1938 .1m ∧+=χ （6） （3）简单络合物的磁性与未成对电子
二氧化碳吸收与解吸实验 一、实验目的 1.了解填料吸收塔的结构、性能和特点，练习并掌握填料塔操作方法；通过实验测定数据的处理分析，加深对填料塔流体力学性能基本理论的理解，加深对填料塔传质性能理论的理解。 2.掌握填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法，练习实验数据的处理分析。 二、实验内容 1. 测定填料层压强降与操作气速的关系，确定在一定液体喷淋量下的液泛气速。 2. 固定液相流量和入塔混合气二氧化碳的浓度，在液泛速度下，取两个相差较大的气相流量，分别测量塔的传质能力（传质单元数和回收率）和传质效率（传质单元高度和体积吸收总系数）。 3. 进行纯水吸收二氧化碳、空气解吸水中二氧化碳的操作练习，同时测定填料塔液侧传质膜系数和总传质系数。 三、实验原理： 气体通过填料层的压强降：压强降是塔设计中的重要参数，气体通过填料层压强降的大小决定了塔的动力消耗。压强降与气、液流量均有关，不同液体喷淋量下填料层的压强降P ?与气速u 的关系如图一所示： 1 2 3 L 3L 2L 1 L 0 = ＞＞0 图一 填料层的P ?～u 关系 当液体喷淋量00=L 时，干填料的P ?～u 的关系是直线，如图中的直线0。 ΔP , k P a
当有一定的喷淋量时，P ?～u 的关系变成折线，并存在两个转折点，下转折点称为“载点”，上转折点称为“泛点”。这两个转折点将P ?～u 关系分为三个区段：既恒持液量区、载液区及液泛区。 传质性能：吸收系数是决定吸收过程速率高低的重要参数，实验测定可获取吸收系数。对于相同的物系及一定的设备（填料类型与尺寸），吸收系数随着操作条件及气液接触状况的不同而变化。 1.二氧化碳吸收-解吸实验 根据双膜模型的基本假设，气侧和液侧的吸收质A 的传质速率方程可分别表达为 气膜 )(Ai A g A p p A k G -= （1） 液膜 )(A Ai l A C C A k G -= （2） 式中：A G —A 组分的传质速率，1-?s kmoI ； A —两相接触面积，m 2 ； A P —气侧A 组分的平均分压，Pa ； Ai P —相界面上A 组分的平均分压，Pa ； A C —液侧A 组分的平均浓度，3-?m kmol Ai C —相界面上A 组分的浓度3-?m kmol g k —以分压表达推动力的气侧传质膜系数，112---???Pa s m kmol ; l k —以物质的量浓度表达推动力的液侧传质膜系数，1-?s m 。 以气相分压或以液相浓度表示传质过程推动力的相际传质速率方程又可分别表达为： )(*-=A A G A p p A K G （3） )(A A L A C C A K G -=* （4） 式中：*A p —液相中A 组分的实际浓度所要求的气相平衡分压，Pa ； * A C —气相中A 组分的实际分压所要求的液相平衡浓度，3-?m kmol ； G K —以气相分压表示推动力的总传质系数或简称为气相传质总系数，112---???Pa s m kmol ；
一、实验目的 1.了解填料塔的一般结构及吸收操作的流程。 2.观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。 3.掌握总传质系数K x a的测定方法并分析其影响因素。 4.学习气液连续接触式填料塔，利用传质速率方程处理传质问题的方法。 二、实验原理 本实验先用吸收柱将水吸收纯氧形成富氧水后（并流操作），送入解吸塔再用空气进行解吸，实验需测定不同液量和气量下的解吸总传质系数K x a，并进行关联，得K x a=AL a V b的关联式。同时对不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。 1.填料塔流体力学特性 气体通过干填料层时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。在双对数坐标系中△P/Z对G＇作图得到一条斜率为1.8～2的直线（图1中的aa线）。而有喷淋量时，在低气速时（c点以前）压降也比例于气速的1.8～2次幂，但大于同一气速下干填料的压降（图中bc段）。随气速增加，出现载点（图中c点），持液量开始增大。图中不难看出载点的位置不是十分明确，说明汽液两相流动的相互影响开始出现。压降～气速线向上弯曲，斜率变徒（图中cd段）。当气体增至液泛点（图中d点，实验中可以目测出）后在几乎不变的气速下，压降急剧上升。 图1 填料层压降-空塔气速关系
2.传质实验 填料塔与板式塔气液两相接触情况不同。在填料塔中，两相传质主要是在填料有效湿表面上进行。需要完成一定吸收任务所需填料高度，其计算方法有：传质系数法、传质单元法和等板高度法。 本实验对富氧水进行解吸。由于富氧水浓度很小，可认为气液两相平衡服从亨利定律，可用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。得速率方程式： m p X A x V a K G ???= m p A x X /V G a K ?=? 2 211ln ) 22()11(e e e e m x x x x x x x x x --?---= )x -L(x G 21A = Ω?=Z V p 相关的填料层高度的基本计算式为： OL OL x x e x N H x x dx a K L Z ?=-Ω=?12 OL OL N Z H = 其中， m x x e OL x x x x x dx N ?-= -=?2 11 2 Ω=a K L H x OL 由于氧气为难溶气体，在水中的溶解度很小，因此传质阻力几乎全部集中于液膜中，即Kx=kx 。由于属液膜控制过程，所以要提高总传质系数Kxa ，应增大液相的湍动程度。 在y-x 图中，解吸过程的操作线在平衡系下方，在实验是一条平行于横坐标的水平线（因氧在水中浓度很小）。 三、实验装置流程 1.基本数据 解吸塔径φ=0.1m,吸收塔径φ=0.032m ，填料层高度0.8m （陶瓷拉西环、陶瓷波纹板、金属波纹网填料）和0.83m （金属θ环）。
氧指数的测定实验报告 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
中南大学 消防工程教学实验 实验报告 实验一：氧指数的测定实验报告 一、实验目的 1.明确氧指数的定义及其用于评价高聚物材料相对燃烧性的原理； 2.了解HC-2型氧指数测定仪的结构和工作原理； 3.掌握运用HC-2型氧指数测定仪测定常见材料氧指数的基本方法； 4.评价常见材料的燃烧性能。 二、实验原理（可加附页） 物质燃烧时,需要消耗大量的氧气,不同的可燃物,燃烧时需要消耗的氧气量不同,通过对物质燃烧过程中消耗最低氧气量的测定,计算出物质的氧指数值,可以评价物质的燃烧性能。所谓氧指数（Oxygen index），是指在规定的试验条件下，试样在氧氮混合气流中，维持平稳燃烧（即进行有焰燃烧）所需的最低氧气浓度，以氧所占的体积百分数的数值表示（即在该物质引燃后，能保持燃烧50mm长或燃烧时间3min时所需要的氧、氮混合气体中最低氧
的体积百分比浓度）。作为判断材料在空气中与火焰接触时燃烧的难易程度非常有效。一般认为，OI<27的属易燃材料,27≤OI<32的属可燃材料,OI≥32的属难燃材料。HC-2型氧指数测定仪，就是用来测定物质燃烧过程中所需氧的体积百分比。 氧指数的测试方法，就是把一定尺寸的试样用试样夹垂直夹持于透明燃烧筒内，其中有按一定比例混合的向上流动的氧氮气流。点着试样的上端，观察随后的燃烧现象，记录持续燃烧时间或燃烧过的距离，试样的燃烧时间超过3min或火焰前沿超过50mm标线时，就降低氧浓度，试样的燃烧时间不足3min或火焰前沿不到标线时，就增加氧浓度，如此反复操作，从上下两侧逐渐接近规定值，至两者的浓度差小于％。 三、实验仪器、设备 1.基本组成 型氧指数测定仪由燃烧筒、试样夹、流量控制系统及点火器组成。 燃烧筒为一耐热玻璃管，筒的下端插在基座上，基座内填充一定高度的玻璃珠，玻璃珠上放 置一金属网，用于遮挡燃烧滴落物。试样夹为金属弹簧片，对于薄膜材料，应使用U型试样夹。流量控制系统由压力表、稳压阀、调节阀、转子流量计及管路组成。点火器火焰长度可调，试验时火焰长度为10mm 2.仪器正常工作条件 环境温度：室温~40℃ 气源：工业用氮气、氧气，纯度为＞99%
北京化工大学 化原实验报告 学院：化学工程学院 姓名：娄铮 学号： 2013011345 班级：环工1302 同组人员：郑豪，刘定坤，邵鑫 课程名称：化工原理实验 实验名称：氧解吸实验 实验日期： 2014-4-15
实验名称： 氧 解 吸 实 验 报告摘要：本实验首先利用气体分别通过干填料层、湿填料层，测流体流动引起的填料层压 降与空塔气速的关系，利用双对数坐标画出关系。其次做传质实验求取传质单元高度，利用 K x a =G A /（ V p △x m ）]) ()(ln[) ()x -x (112221e22m e e e x x x x x x ----=?X G A =L （x 2-x 1）求出 H OL = Ω a K L X 一、实验目的及任务： 1) 熟悉填料塔的构造与操作。 2) 观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。 3) 掌握液相体积总传质系数K x a 的测定方法并分析影响因素。 学习气液连续接触式填料塔，利用传质速率方程处理传质问题的方法。 二、基本原理： 本装置先用吸收柱使水吸收纯氧形成富氧水后，送入解吸塔顶再用空气进行解吸，实验需要测定不同液量和气量下的解吸液相体积总传质系数K x a ，并进行关联，得到K x a =AL a V b 关联式，同时对四种不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。 1、 填料塔流体力学特性 气体通过干填料层时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。填料层压降—空塔气速关系示意图如下，在双对数坐标系中，此压降对气速作图可得一斜率为1.8~2的直线（图中aa ’）。当有喷淋量时，在低气速下（c 点以前）压降正比于气速的1.8~2次幂，但大于相同气速下干填料的压降（图中bc 段）。随气速的增加，出现载点（图中c 点），持液量开始增大，压降—气速线向上弯，斜率变陡（图中cd 段）。到液泛点（图中d 点）后，在几乎不变的气速下，压降急剧上升。 2、传质实验 在填料塔中，两相传质主要在填料有效湿表面上进行，需要计算完成一定吸收任务所需的填料高度，其计算方法有传质系数、传质单元法和等板高度法。 本实验是对富氧水进行解吸，如图下所示。由于富氧水浓度很低，可以认为气液两相平衡关系服从亨利定律，及平衡线位置线，操作线也是直线，因此可以用对数平均浓 l g △p
磁化率的测定 08材化2 叶辉青200830750230 1 实验目的 1.1 掌握古埃(Gouy)法测定磁化率的原理和方法。 1.2 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。 1.3 了解磁天平的原理与测定方法。 1.4 熟悉特斯拉计的使用。 2 实验原理 2.1 磁化率 物质在外磁场中，会被磁化并感生一附加磁场，其磁场强度H′与外磁场强度H 之和称为该物质的磁感应强度B，即 B=H+H′(1) H′与H方向相同的叫顺磁性物质，相反的叫反磁性物质。还有一类物质如铁、钴、镍及其合金，H′比H大得多（H′/H）高达104，而且附加磁场在外磁场消失后并不立即消失，这类物质称为铁磁性物质。物质的磁化可用磁化强度I来描述，H′=4πI。对于非铁磁性物质，I与外磁场强度H成正比 I=KH (2) 式中，K为物质的单位体积磁化率(简称磁化率)，是物质的一种宏观磁性质。在化学中常用单位质量磁化率χm或摩尔磁化率χM表示物质的磁性质，它的定义是 χm=K/ρ(3) χM=MK/ρ(4) 式中，ρ和M分别是物质的密度和摩尔质量。由于K是无量纲的量，所以χm 和χM的单位分别是cm3/g和cm3/mol，磁感应强度SI单位是特［斯拉］(T)，而过去习惯使用的单位是高斯(G)，1T=104G。 2.2 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。但是内部电子的轨道运动，在外磁场作用下产生的拉摩进动，会感生出一个与外磁场方向相反的诱导磁矩，所以表示出反磁性。其χM就等于反磁化率χ反，且χM<0。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χM是摩尔顺磁化率与摩尔反磁化率之和，即 χM=χ顺+χ反(5) 通常χ顺比χ反大约１～３个数量级，所以这类物质总表现出顺磁性，其χM>0。顺磁化率与分子 永久磁矩的关系服从居里定律
化工原理氧解析实验报告 课程名称：化工原理实验学校：化工大学 学院： 专业： 班级： 学号： 姓名： 实验日期： 同组人员：
一、实验摘要 本实验利用吸收柱使水吸收纯氧形成富氧水，送入解析塔顶再用空气进行解析，测定不同液量和气量下的解析液相体积总传质系数，并进行关联，同时对四种不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。 二、实验目的及任务 1、熟悉填料塔的构造与操作。 2、观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。 3、掌握液相体积总传质系数K x a 的测定方法并分析影响因素。 4、学习气-液连续接触式填料塔，利用传质速率方程处理传质问题的方法。 三、基本原理 1、填料塔流体力学特性 气体通过干填料层时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。填料层“压降—空塔气速”关系示意如图1所示。 （1）在双对数坐标系中，此压降对气速作图可得斜率为1.8~2的直线（图中Aa 直线）。 （2）当有喷淋量时，在低气速下（c 点以前）压降正比于气速的1.8~2次方，但大于相同气速下干填料的压降（图中bc 段）。 （3）随气速的增加，出现载点（图中c 点），持液量开始增大，“压降—气速”线向上弯，斜率变陡（图中cd 段）。 （4）到液泛点（图中d 点）后，在几乎不变的气速下，压降急剧上升。 lg u l g △p
2、传质实验 填料塔与板式塔气液两相接触情况不同。在填料塔中，两相传质主要在填料有效湿表面上进行，需要计算完成一定吸收任务所需的填料高度，其计算方法有传质系数、传质单元法和等板高度法。 本实验是对富氧水进行解吸，如图2所示。由于富氧水浓度很低，可以认为气液两相平衡关系服从亨利定律，即平衡线为直线，操作线也为直线，因此可以用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。整理得到相应的传质速率方程为 m p x A X aV K G ?=， 即 m P A x X V G a K ?=/ ])()(ln[) ()(11221122e e e e m x x x x x x x x X -----= ? ()12x x L G A -= Ω=Z V P 相关填料层高度的基本计算式为： OL OL x x e x N H x x dx a K L Z =-Ω=?12 即OL OL N Z H /= m x x e OL x x x x x dx N ?-=-=? 21 1 2 Ω= a K L H X OL 图2 富氧水解吸实验 图1 填料层“压降—空塔气速”关系示意图
华 南 师 范 大 学 实 验 报 告 课程名称 结构化学实验 实验项目 磁化率的测定 一、【目的要求】 1．掌握古埃（Gouy ）磁天平测定物质磁化率的实验原理和技术。 2．通过对一些配位化合物磁化率的测定，计算中心离子的不成对电子数．并判断d 电子的排布情况和配位体场的强弱。 二、【实验原理】 （1）物质的磁性 物质在磁场中被磁化，在外磁场强度H(A ·m-1)的作用下，产生附加磁场。这时该物质内部的磁感应强度B 为： B =H +4πI = H +4πκH (1) 式中,I 称为体积磁化强度，物理意义是单位体积的磁矩。式中κ=I/H 称为物质的体积磁化率。I 和κ分别除以物质的密度ρ可以得到σ和χ，σ=I/ρ称为克磁化强度；χ=κ/ρ称为克磁化率或比磁化率。χm=Κm/ρ称为摩尔磁化率。这些数据是宏观磁化率。在顺磁、反磁性研究中常用到χ和χm ，帖磁性研究中常用到I 、σ。 物质在外磁场作用下的磁化有三种情况 1．χm ＜o ，这类物质称为逆磁性物质。 2．χm ＞o ，这类物质称为顺磁性物质。 （2）古埃法测定磁化率 古埃法是一种简便的测量方法，主要用在顺磁测量。简单的装置包括磁场和测力装置两部分。调节电流大小，磁头间距离大小，可以控制磁场强度大小。测力装置可以用分析天平。 样品放在一个长圆柱形玻璃管内，悬挂在磁场中，样品管下端在磁极中央处，另一端则在磁场为零处。 样品在磁场中受到一个作用力。 df=κHAdH 式中，A 表示圆柱玻璃管的截面积。 样品在空气中称重，必须考虑空气修正，即 dF=(κ-κ0)HAdH κ0表示空气的体积磁化率，整个样品的受力是积分问题： F= )()(2 1d )(202000 H H A H HA H H --= -? κκκκ (2) 因H 0＜＜H,且可忽略κ0，则 F= 22 1 AH κ (3) 式中，F 可以通过样品在有磁场和无磁场的两次称量的质量差来求出。 F= g )m -m (空样?
氧化碳吸收与解吸实验 一、 实验目的 1. 了解填料吸收塔的结构、性能和特点，练习并掌握填料塔操作方法；通过实验测 定数据的处理分析，加深对填料塔流体力学性能基本理论的理解， 加深对填料塔传 质性能理论的理解。 2. 掌握填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法，练习实验数据的处理分析。 二、 实验内容 1. 测定填料层压强降与操作气速的关系，确定在一定液体喷淋量下的液泛气速。 2. 固定液相流量和入塔混合气二氧化碳的浓度，在液泛速度下，取两个相差较 大的气相流量，分别测量塔的传质能力（传质单元数和回收率）和传质效率（传 质单元高度和体积吸收总系数）。 3. 进行纯水吸收二氧化碳、空气解吸水中二氧化碳的操作练习，同时测定填料 塔液侧传质膜系数和总传质系数。 三、 实验原理： 气体通过填料层的压强降：压强降是塔设计中的重要参数，气体通过填料层压强 降的大小决定了塔的动力消耗。压强降与气、液流量均有关，不同液体喷淋量下 填料层的压强降JP 与气速U 的关系如图一所示： 图一填料层的P ?U 关系 当液体喷淋量L o =0时，干填料的丄P ?U 的关系是直线，如图中的直线
当有一定的喷淋量时，厶P?U的关系变成折线，并存在两个转折点，下转折点称为“载点”，上转折点称为“泛点”。这两个转折点将P?U关系分为三个区段：既恒持液量区、载液区及液泛区。 传质性能：吸收系数是决定吸收过程速率高低的重要参数，实验测定可获取吸收系数。对于相同的物系及一定的设备(填料类型与尺寸)，吸收系数随着操作条件及气液接触状况的不同而变化。 1. 二氧化碳吸收-解吸实验 根据双膜模型的基本假设，气侧和液侧的吸收质A的传质速率方程可分别表达为气膜G A = k g A( P A - P Ai) ( 1) 液膜G^k I A(C Ai -C A) (2) 式中：G A —A组分的传质速率，kmoI S J; A —两相接触面积，m； P A —气侧A组分的平均分压，Pa; P Ai —相界面上A组分的平均分压，Pa; C A—液侧A组分的平均浓度，kmol m j3 C Ai —相界面上A组分的浓度kmol m J3 k g —以分压表达推动力的气侧传质膜系数，kmol m^ s^1 Pa j； kι—以物质的量浓度表达推动力的液侧传质膜系数，m S J。 以气相分压或以液相浓度表示传质过程推动力的相际传质速率方程又可分别表 达为：G A=K G A(P A-P A)(3) G A=K L A(C A -C A)(4) 式中：P A —液相中A组分的实际浓度所要求的气相平衡分压，Pa; C A —气相中A组分的实际分压所要求的液相平衡浓度，kmol m^ ； K G —以气相分压表示推动力的总传质系数或简称为气相传质总系数， kmol m ^2SV Pa 4；
一、实验目的与要求 1、测定物质的摩尔磁化率，估计待测金属配合物中心离子的未成对电子数，判断分子配键的类型。 2、掌握磁天平测定磁化率的原理和方法。 二、实验原理 1、摩尔磁化率和分子磁化率 在外磁场作用下，由于电子等带电粒子的运动，物质会被磁化而感应出一个附加磁场。这个附加磁场H’的强度由物质的磁化率χ决定：H’=4χχ为物质的体积磁化率，反映物质被磁化的难易程度，化学上常用摩尔磁化率χ m 表示磁化程度：，单位为。 对于顺磁性物质，摩尔顺磁磁化率与分子磁矩关系有： 顺 （为真 空磁导率，由于反磁化率较小，所以χ 反 忽略作近似处理） 顺磁性物质与为成对电子数n的关系：(为玻尔磁子，=9.273×10-21erg·G-1 =9.273×10-28J·G-1 =9.273×10-24 J·T-1) 2、摩尔磁化率的测定 样品在非均匀磁场中受到的作用力F可近似为： 在非均匀磁场中，顺磁性物质受力向下所以增重；而反磁性物质受力向上所以减重。测定时在天平右臂加减砝码使之平衡。设△m为施加磁场前后的称量，则： 所以： Δy样品管加样品后在施加磁场前后的称量差(g)；Δ 为空样品管在施加磁场前后的称量差(g)；g为重力加速度(9.8m·s-2)；h为样品高度(cm)；y样品的摩尔质量(g·mol-1)；y样品的质量(g)；y磁极中心磁场强度(G)。 磁场强度H可由特斯拉计或CT5高斯计测量。应该注意，高斯计测量的实际 上是磁感应强度B，单位为T(特斯拉)，1T=104高斯。磁场强度H可由 B =μ H 关系式计算得到，H的单位为A·m-1。也可用已知磁化率的硫酸亚铁铵标定。 在精确的测量中，通常用莫尔氏盐来标定磁场强度，它的摩尔磁化率与温度的关系为 三、实验用品 1、仪器 分析天平、高斯计、玻璃样品管、研钵、角匙、玻璃棒 2、试剂 莫氏盐(NH 4) 2 SO 4 ·FeSO 4 ·6H 2 O、亚铁氰化钾 K 4 [Fe(CN) 6 ]·3H 2 O、硫酸亚铁FeSO 4 ·7H 2 O。 四、实验步骤
氧指数测试仪_极限氧指数测定仪的常见问题 1、氧指数测试仪或极限氧指数测定仪是用来测试什么的？ 用来测试材料的极限氧指数，以评价材料的燃烧性能，适用的材料范围包括均质固体材料、层压材料、泡沫材料、软片和薄膜等。 2、氧指数测试仪适用的标准是什么？ ISO 4589-2，ASTM D2863，GB/T 2406，GB/T 5454 3、氧指数和极限氧指数分别是什么意思，有什么意义？ 极限氧指数是指在规定的试验条件下，氧氮混合物中材料刚好保持燃烧状态所需要的最低氧浓度，也称为限氧指数、氧指数。值得注意的是，氧指数并不是指氧气占氧气氮气混合气体的体积分数，此为氧浓度值。 氧指数高表示材料不易燃烧，氧指数低表示材料容易燃烧，一般认为氧指数<22属于易燃材料，氧指数在22---27之间属可燃材料，氧指数>27属难燃材料。 4、氧指数测试仪的原理？ 试样垂直固定在向上流动的氧、氮混合气体的透明燃烧筒里，点燃试样顶端，观察试样的燃烧特性，把试样连续燃烧时间或试样燃烧长度与给定的极限值相比较，通过在不同氧浓度下的一系列试验，测得维持燃烧时以氧气百分含量表示的最低氧深度值。 5、极限氧指数怎么计算？ 以体积百分数表示极限氧指数LO I，按以下式子计算： LO I = cF十K d
式中：LO I— 极限氧指数，％； CF一测试时的最后一个氧浓度，取小数一位，％； d一测试时两个氧浓度之差，取小数一位，％； K 一系数，查表得到。 报告LO I时，取小数一位，计算标准差e时，LO I应计算到小数二位。 6、极限氧指数测试时K值如何确定？ 如果进行试验测得的最后五个氧指数值，第一个反应符号是“X”，在下表第一栏中找出所对应的最后五个测定的反应符号，从（a）项中再找出“ O ” 数目相应的K 值数。 如果进行试验测得的最后五个氧指数值，第一个反应符号是“ O ，在表中第6 栏中找出所对应的最后五个测定的反应符号，从（b）项中再找出“X” 数目相应的K 值系数，但K 值数的符号与表中正负数的符号相反。
一、实验目的 12 3 4 二、实验原理 ㈠、吸收实验 根据传质速率方程，在假定Kxa 低浓、难溶等] 条件下推导得出吸收速率方程： Ga=Kxa ·V ·Δx m 则： Kxa=Ga/(V ·Δx m ) 式中：Kxa ——体积传质系数 [kmolCO 2/m 3hr Ga ——填料塔的吸收量 [Kmol CO 2 V ——填料层的体积 [m 3] Δx m ——填料塔的平均推动力 1、Ga 的计算 已知可测出：Vs[m 3/h]、V B [m 3/h]（可由色谱直接读出） Ls[Kmol/h]=Vs ×ρ水/M 水 101 1'29]/[ρρρρV M V h Kmol G B B B =?=?= 空气 标定情况：T 0=273+20 P 0=101325 测定情况：T 1=273+t1 P 1=101325+ΔP 因此可计算出L S 、G B 。又由全塔物料衡算：G a =Ls(X 1-X 2)=G B (Y 1-Y 2) 2 2 21 1111y y Y y y Y -= -= 且认为吸收剂自来水中不含CO 2，则X 2=0，则可计算出G a 和X 1 2、Δx m 的计算 根据测出的水温可插值求出亨利常数E[atm]，本实验为P=1[atm] 则 m=E/P m y x m y x x x x x x x x x x x x e e e e m 1 1221 112221 2 1 2ln = = -=?-=????-?= ?
㈡、解吸实验 低浓、难溶等] Ga=K Y a ·V 则： K Y a=Ga/(V 式中：K Y a Ga V ΔY m 1、Ga 的计算 已知可测出：y 2 ]/[h Kmol G B 标定情况：T 0 测定情况：T 1因此可计算出L S 、G B 。又由全塔物料衡算：G a =Ls(X 1-X 2)=G B (Y 1-Y 2) 0112 2 21 11=-= -= y y Y y y Y 且认为空气中不含CO 2，则y 2=0；又因为进塔液体中X 1有两种情况，一是直接将吸收后的液体用于解吸，则其浓度即为前吸收计算出来的实际浓度X 1；二是只作解吸实验，可将CO 2用文丘里吸碳器充分溶解在液体中，可近似形成该温度下的饱和浓度，其X 1*可由亨利定律求算出： m m y x 1 *1== 则可计算出G a 和X 2 2、ΔY m 的计算 根据测出的水温可插值求出亨利常数E[atm]，本实验为P=1[atm] 则 m=E/P 1 12 21112221 2 1 2ln x m y x m y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y e e e e m ?=?=-=?-=????-?= ? 根据 e e Y y y y Y 换算成将-= 1 三、实验装置
磁化率的测定 一、实验目的 1.掌握古埃(Gouy)法测定磁化率的原理和方法。 2.测定三种络合物的磁化率，求算未成对电子数，判断其配键类型。 二、预习要求 1.了解磁天平的原理与测定方法。 2.熟悉特斯拉计的使用。 三、实验原理 1.磁化率 物质在外磁场中，会被磁化并感生一附加磁场，其磁场强度 H′与外磁场强度 H 之和称为该物质的磁感应强度 B，即 B = H + H′（1） H′与H方向相同的叫顺磁性物质，相反的叫反磁性物质。还有一类物质如铁、钴、镍及其合金，H′比H大得多（H′/H）高达 104，而且附加磁场在外磁场消失后并不立即消失，这类物质称为铁磁性物质。 物质的磁化可用磁化强度 I 来描述，H′=4πI。对于非铁磁性物质，I 与外磁场强度 H成正比 I = KH （2） 式中，K为物质的单位体积磁化率(简称磁化率)，是物质的一种宏观磁性质。在化学中常用单位质量磁化率χm或摩尔磁化率χM表示物
质的磁性质，它的定义是 χm = K/ρ（3） χM = MK/ρ（4） 式中，ρ和M分别是物质的密度和摩尔质量。由于K是无量纲的量，所以χm和χM的单位分别是cm3?g-1和cm3?mol-1。 磁感应强度 SI 单位是特［斯拉］(T)，而过去习惯使用的单位是高斯(G)，1T=104G。 2.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。但是内部电子的轨道运动，在外磁场作用下产生的拉摩进动，会感生出一个与外磁场方向相反的诱导磁矩，所以表示出反磁性。其χM就等于反磁化率χ反，且χM<0。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χM是摩尔顺磁化率与摩尔反磁化率之和，即 χM =χ顺 + χ反（5） 通常χ顺比χ反大约１～３个数量级，所以这类物质总表现出顺磁性，其χM>0。顺磁化率与分子永久磁矩的关系服从居里定律 （6） 式中，NA为Avogadro常数;K为Boltzmann常数(1.38×10-16erg?K-1);T为热力学温度;μm为分子永久磁矩(erg?G-1)。由此可得