3 溶液法测定极性分子的偶极矩

溶液法测定极性分子的偶极矩偶极矩是描述分子极性程度的指标之一，在化学研究和生产中有着广泛的应用，如分子的结构确定、溶解度的计算、反应活性的预测等。

测定偶极矩的方法有很多种，其中一种重要的方法是溶液法测定。

本文将对溶液法测定极性分子的偶极矩进行详细介绍。

一、基本原理分子的偶极矩是描述分子极性和分子中心对称性的物理量，它是由分子中正、负电荷分布不均匀而引起的。

在外电场的作用下，极性分子会发生偶极矩与电场方向相同的取向，这种取向是分子能量最低的状态。

偶极矩p与电场强度E之间的关系可以用下式表示：p = kE式中k为比例常数，被称为偶极极化率。

偶极矩的单位通常是D (戴括林)。

1D = 3.336 × 10-30 库仑米。

在溶液中，极性分子会与分子间作用力相互作用，分子取向受到周围分子的干扰。

但是随着电场强度的增加，溶液中的极性分子的取向会出现相应的改变。

假设极性分子的取向只有二种取向，即与电场方向相同或相反，这种取向称为取向相干。

电场强度E的变化范围非常小，足以保证溶液中极性分子的取向相对稳定。

根据统计学原理，对于一大量具有取向相干的分子，它们的平均取向相同。

根据Maxwell-Boltzmann分布函数，溶液中分子的偶极矩分布在一个分子取向分布函数与电场强度之积的函数上。

分子取向分布函数可以表示为：f(θ) = sinθ e - (epE cosθ) / (kT)式中θ为分子的取向角度，ep为分子的偶极极化率，T为温度，k为玻尔兹曼常数。

二、实验步骤1. 准备溶液选择一个具有已知浓度的极性分子溶解于一个电介质中，制备极性分子溶液。

通常使用丙酮、正己烷、四氯化碳、氯仿等非极性溶剂溶解极性分子。

使用电介质可以基本消除电场强度产生的影响。

2. 进行偶极矩测定将溶液装入两个平行的电极板中。

两个电极板之间应保持足够的距离，使得在两板之间的电场强度趋于均匀。

控制电场强度E保持不变，并测量极间电位差V0。

实验三十八 溶液法测定极性分子的偶极矩一、实验目的1．测定氯仿在环已烷中的偶极矩，了解偶极矩与分子电性的关系。

2．了解Clansius-Mosotti-Debye 方程的意义及公式的使用范围。

3．掌握密度管的使用与电容的测定。

二、实验原理分子可近似看成由电子云和分子骨架(包括原子核和内层电子)组成。

非极性分子的正、负电荷中心是重合的，而极性分子的正、负电荷中心是分离的，其分离程度的大小与分子极性大小有关，可用“偶极矩”这一物理量来描述。

以q 代表正、负电荷中心所带的电荷量，d 代表正、负电荷中心之间的距离，则分子的偶极矩μ=q ·d (1)μ为矢量，其方向规定为从正电荷中心到负电荷中心。

极性分子具有的偶极矩又称永久偶极矩，在没有外电场时，由于分子的热运动，偶极矩指向各个方向的机会相同，故偶极矩的统计值为零。

但当有外电场存在时，偶极矩会在外电场的作用下沿电场方向定向排列，此时我们称分子被极化了，极化的程度可用分子的摩尔取向极化度取向P 来衡量。

除摩尔取向极化度取向P 外，在外电场作用下，极性分子和非极性分子都会发生电子云对分子骨架的相对移动和分子骨架的变形，这种现象称为变形极化，可用摩尔变形极化度变形P 来衡量。

显然，变形P 由电子极化度电子P 和原子极化度原子P 组成。

所以，对极性分子而言，分子的摩尔极化度P 由三部分组成，即P ＝取向P ＋电子P ＋原子P (2)当处在交变电场中，根据交变电场的频率不同，极性分子的摩尔极化度P 可有以下三种不同情况：(1)低频下(＜1010秒―1)或静电场中，P ＝取向P ＋电子P ＋原子P ；(2)中频下(1012秒―1~1014秒―1)(即红外频率下)，由于极性分子来不及沿电场取向，故取向P =0，此时P ＝变形P ＝电子P ＋原子P ；(3)高频下(＞1015秒―1)(即紫外频率和可见光频率下)，极性分子的取向运动和分子骨架变形都跟不上电场的变化，此时取向P =0，原子P =0，P ＝电子P 。

结构化学实验二溶液法测定极性分子的偶极矩一、实验目的1.用溶液法测定正丁醇的偶极矩2.了解偶极矩与分子电性质的关系3. 掌握溶液法测定偶极矩的实验技术二、实验原理1.偶极矩与极化度两个大小相等方向相反的电荷体系的偶极矩定义为：μ=q d (1)极性分子在电场作用下极化程度可用摩尔定向极化度P定向来衡量：P定向=4/3πN A*μ02/(3kT)=4/9πN A*μ02/(kT) (2)极性分子所产生的摩尔极化度P是摩尔定向极化度、摩尔电子诱导极化度和摩尔原子诱导极化度的总和：P=P定向+P诱导=P定向+P电子+P原子(3)2. 溶液法测定偶极矩无限稀释时溶质的摩尔极化度的公式：P=P2∞=3αε1/(ε1+2)2* Μ1/ρ1+ (ε1-1)/(ε1+2) * (Μ2-βΜ1)/ρ1(9) 习惯上用溶质的摩尔折射度R2表示高频区测得的摩尔极化度，因为此时P 定向=0，P原子=0，推导出无限稀释时溶质的摩尔折射度的公式：P电子=R2∞=(n12-1)/(n12+2) * (Μ2-βΜ1)/ρ1+6n12Μ1γ/[(n12+2)2*ρ1] (13) 稀溶液的近似公式：ε溶=ε1(1+α* x2) (7)ρ溶=ρ1(1+β*x2) (8)n溶=n1(1-γ*x2) (12) 由P定向=P2∞-R2∞=4/9πN A*μ02/(kT) (14)得μ0=0.0128*[(P2∞-R2∞)*T]1/2 (D)(15)需测定参数：α，β，γ，ε1，ρ1 n1三、仪器和试剂仪器：阿贝折光仪1台；比重管1只；电容测量仪一台；电容池一台；电子天平一台；电吹风一只；25ml容量瓶4支；25ml、5ml、1ml移液管各一支；滴管5只；5ml针筒一支；针头一支；吸耳球两个试剂：正丁醇（分析纯）；环己烷（分析纯）；蒸馏水；丙酮四、实验步骤1.溶液的配制配制4种正丁醇的摩尔分数分别是0.05、0.10、0.15、0.20的正丁醇-环己烷溶液。

结构化学实验报告——溶液法测定极性分子的偶极矩一、实验目的1.用溶液法测定正丁醇的偶极矩2.了解偶极矩与分子电性质的关系3.掌握溶液法测定偶极矩的实验技术2、实验原理1.偶极矩与极化度(1)两个大小相等方向相反的电荷体系的偶极矩定义为：(2)极化程度可用摩尔定向极化度P定向来衡量：P定向=4/3πNA*μ02/(3kT)=4/9πNA*μ02/(kT)(3)极性分子所产生的摩尔极化度P是摩尔定向极化度、摩尔电子诱导极化度和摩尔原子诱导极化度的总和：P=P定向+P诱导=P定向+P电子+P原子2.偶极矩的测定方法（溶液法测定偶极矩）(1)无限稀释时溶质的摩尔极化度的公式：P=P2∞=3αε1/(ε1+2)2 * Μ1/ρ1 + (ε1-1)/(ε1+2) * (Μ2-βΜ1)/ρ1(2)习惯上用溶质的摩尔折射度R2表示高频区测得的摩尔极化度，因为此时P定向=0，P原子=0，推导出无限稀释时溶质的摩尔折射度的公式：P电子=R2∞=n2-1/(n12+2) * (Μ2-βΜ1)/ρ1+6n12Μ1γ/[(n12+2)2*ρ1](3) 近似公式：ε溶=ε1(1+α* x2)ρ溶=ρ1(1+β*x2)n溶=n1(1-γ*x2)(4) 永久偶极矩的获得考虑到摩尔原子诱导极化度通常只有摩尔电子极化度的5%-15%，而且P定向又比P原子大得多，故常常忽略P原子，可得P定向=P2∞-R2∞=4/9πNA*μ02/(kT)μ0=0.0128*[(P2∞-R2∞)*T]1/2(5)介电常数的测定：用空气与一已知介电常数ε溶的标准物质分别测得电容C/空，C/标C/空=C空+Cd=C0+Cd C/标=C标+Cd则通过上两式可求得C0=（C/标-C/空）/（ε标-1） Cd=C/空-C0=C/空-（C/标-C/空）/（ε标-1）ε溶= C溶/ C0=（C/溶- Cd）/ C03、仪器和试剂仪器：阿贝折光仪1台；比重管1只；电容测量仪一台；电容池一台；电子天平一台；电吹风一只；25ml容量瓶4支；25ml、5ml、1ml移液管各一支；滴管5只；5ml针筒一支；针头一支；吸耳球一个；试剂：正丁醇（分析纯）；环己烷（分析纯）；蒸馏水；丙酮4、实验步骤1.溶液的配制配制4种正丁醇的摩尔分数分别是0.05、0.10、0.15、0.20的正丁醇-环己烷溶液。

溶液法测定极性分子的偶极矩一、实验目的1、了解偶极矩与分子电性质的关系2、掌握溶液法测定偶极矩的实验技术3、用溶液法测定乙酸乙酯的偶极矩二、实验原理1、分子结构可以近似地被石成是由电子。

和对于骨架（原子核及内层电子）所构成的。

由于分子空间构型的不同，其正、负电荷中心可能是重合的，也可能不重合，前者称为非极性分子，后者称为极性分子。

偶极矩μ是用来度量分子极性的大小的，其定义是μ=q·d通过偶极矩的测定可以了解分子结构中有关电子云的分布和分子的对称性等情况，还可以用来判别几何异构体和分子的立体结构等。

2、把物质分子的微观性质偶极矩和它的宏观性质介电常数、密度和折射率联系起来，分子的永久偶极矩就可用下面简化式计算μ=0.04274×10-30（P2∞－R2∞）T上述测求极性分子偶极矩的方法称为溶液法。

溶液法测得的溶质偶极矩与气相测得的真实值间存在偏差，造成这种现象的原因是非极性溶剂与极性溶质分子相互间的作用—“溶剂化”作用，这种偏差现象称为溶液法测量偶极矩的“溶剂效应”。

3、介电常数是通过测量电容计算而得到的。

电容池两极间真空时和充满某物质时电容分别为C0和C x，则某物质的介电常数ε与电容的关系为ε=εx/ε0=C x/ C0当将电容池插在小电容测量仪上测量电容时，实际测量所得的电容应是电容池两极间的电容和整个测试系统中的分布电容C d并联构成。

C d是一个恒定值，称为仪器的本底值，在测量时应予扣除，否则会引进误差，因此必须先求出本底值C d，并在以后的各次测量中予以扣除。

C标‘=C标+C dC‘x=C x+C d三、实验仪器与试剂仪器：阿贝折射仪、电吹风、介电常数测量仪、容量瓶（10ml）、电容池试剂：乙酸乙酯（分析纯）、四氯化碳四、实验内容1、取编号为1~5的10 ml容量瓶用电子天平分别称量其重量m1。

2、溶液配置用移液管分别移取10ml不同浓度的乙酸乙酯一四氯化碳溶液（50ml含1ml、3ml、5ml、7ml、9ml乙酸乙酯）放入已编好号的5个容量瓶中，并分别称量其重量m2。

溶液法测定极性分子的偶极矩一、实验目的了解电介质极化与分子极化的概念，以及偶极矩与分子极化性质的关系。

掌握溶液法测定极性分子永久偶极矩的理论模型和实验技术，用溶液法测定乙酸乙酯的偶极矩。

二、实验原理德拜（Peter Joseph William Debye ）指出，所谓极性物质的分子尽管是电中性的，但仍然拥有未曾消失的电偶极矩，即使在没有外加电磁场时也是如此。

分子偶极矩的大小可以从介电常数的数据中获得，而对分子偶极矩的测量和研究一直是表征分子特性重要步骤。

1、偶极矩、极化强度、电极化率和相对电容率（相对介电常数）首先定义一个电介质的偶极矩（dipole moment ）。

考虑一簇聚集在一起的电荷，总的净电荷为零，这样一堆电荷的偶极矩p是一个矢量，其各个分量可以定义为 ∑∑∑===ii i z i i i y i ii x z q p y q p x q p 式中电荷i q 的坐标为),,(i i i z y x 。

偶极矩的SI 制单位是：m C ⋅。

将物质置于电场之中通常会产生两种效应：导电和极化。

导电是在一个相对较长的（与分子尺度相比）距离上输运带电粒子。

极化是指在一个相对较短的（小于等于分子直径）距离上使电荷发生相对位移，这些电荷被束缚在一个基本稳定的、非刚性的带电粒子集合体中（比如一个中性的分子）。

一个物质的极化状态可以用矢量P 表示，称为极化强度（polarization ）。

矢量P 的大小定义为电介质内的电偶极矩密度，也就是单位体积的平均电偶极矩，又称为电极化密度，或电极化矢量。

这定义所指的电偶极矩包括永久电偶极矩和感应电偶极矩。

P 的国际单位制度量单位是2-⋅m C 。

为P 取平均的单位体积当然很小，但一定包含有足够多的分子。

在一个微小的区域内，P 的值依赖于该区域内的电场强度E 。

在这里，有必要澄清一下物质内部的电场强度的概念。

在真空中任意一点的电场强度E的定义为：在该点放置一个电荷为dq 的无限微小的“试验电荷”，则该“试验电荷”所受到的力为dq E 。

溶液法测定极性分子的偶极矩（Determination of dipole moment of polar molecule by solution method）Determination of dipole moment of polar molecule by solution methodI. objectives and requirementsDetermination of dipole moment of ethyl acetate by solution methodUnderstand the relationship between dipole moment and molecular electrical propertiesThe experimental technique of measuring dipole moment by solution methodThe basic principles of I I.Dipole moment and polarizabilityThe molecular structure can be approximated by stone and is made up of electrons. And for the skeleton (nuclei and inner electrons). Because of the different configurations of molecular space, the centers of positive and negative charges may coincide or overlap. The former is called nonpolar molecule, and the latter is called polar molecule.Fig. 1 electric dipole moment indicationIn 1912, Debye (Debye) proposed the concept of dipole momentMu to measure the magnitude of molecular polarity, as shown in Figure 1EMBED Equation.3 (1)In the formula, q is the charge of the positive and negative charge centers, D is the distance between the positive and negative charge centers, and Mu is a vector whose direction is from positive to negative. The order of magnitude of the dipole moment is EMBED, Equation.3, C, m, because the magnitude of the distance between atoms is EMBED, Equation.3, m, and the order of charge is EMBED, Equation.3 and C.Through the determination of dipole moment, we can understand the distribution of molecular cloud and symmetry of molecules in molecular structure, and also can be used to distinguish the geometric isomer and the three-dimensional structure of molecules.Polar molecules have permanent dipole moments, but because of the thermal motion of molecules, the dipole moment has the same chance of pointing in all directions, so the dipole moment is equal to zero. If the polar molecule is placed in a uniform electric field, the dipole moment will tend to the electric field in the direction of the electric field. At this point we call these molecules polarized, and the degree of polarization can be measured by the molar polarization EMBED Equation.3.The EMBED Equation.3 is proportional to the square of the permanent dipole moment and inversely proportional to the thermodynamic temperature TEMBED Equation.3 (2)In the formula, K is the Boltzmann constant and L is the A Vogadero constant.In the external electric field, regardless of polar molecules or non polar molecules will occur relatively mobile electronic cloud on the molecular skeleton, the molecular skeleton will deform, this phenomenon is called polarization or polarization induced deformation, to measure the polarization EMBED Equation.3 induced by moore. Obviously, EMBED Equation.3 can be divided into two, namely electronic polarization EMBED Equation.3, EMBED Equation.3 and atomic polarizability, so EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 + EMBED Equation.3. EMBED Equation.3 is directly proportional to the external electric field strength and independent of temperature.If the external electric field is an alternating electric field, the polarization of the polar molecule is related to the frequency of the alternating field. When the frequency is lower than EMBED, Equation.3 and S-1 in the low frequency electric field or electrostatic field, the polarization polarization P produced by polar molecules is the sum of the steering polarization, the electron polarization and the atomic polarizationEMBED, Equation.3 = EMBED, Equation.3 + EMBED, Equation.3 + EMBED, Equation.3 (3)When the frequency is increased to EMBED Equation.3 to EMBEDEquation.3 S-1 (infrared frequency), electric field alternating period is less than the molecular dipole moment of relaxation time, change of steering movement of polar molecules with no electric field, the polar molecules can along the electric field direction, so the EMBED Equation.3 = 0. At this time, the molar polarization of polar molecules is equal to the molar induced polarization degree EMBED Equation.3. When the frequency of alternating electric field further increased to more than EMBED Equation.3 S-1 high frequency (visible light and ultraviolet frequency), change to the movement and deformation of the molecular skeleton could not keep up with the polarity of the electric field of the molecule, the molar polarization of polar molecules is equal to the electronic polarization of EMBED Equation.3.Therefore, in principle, as long as the low frequency electric field measured polar molecules molar polarization in P, infrared frequencies measured Moore polar molecules induced polarization of EMBED Equation.3 Moore, obtained by subtracting the two polar molecules to the degree of polarization of EMBED Equation.3 generation (2), then you can type permanent dipole moment. To calculate the molecular polarity.Two. Determination of polarizabilityClausius mosotti Debye, and (Clausius Mosotti Debye) the relationship between molar polarization P and dielectric constant from electromagnetic theoryEMBED Equation.3 (4)In the formula, M is the molar mass of the analyte, P is the density of the material, e can be determined through experiments.But (4) is deduced from the assumption that the molecules do not interact with each other, so it is only applicable to the system with low temperature. However, it is difficult to determine the dielectric constant and density of the gas phase, and some substances can not even make it in a stable gas phase. Therefore, a solution method was later proposed to solve this difficulty. The basic idea of solution method is that in a nonpolar solvent solution of infinite dilution in the state, and the solute molecule is similar, so the molar polarization EMBED Equation.3 infinite dilution of the solute can be regarded as a type of P (4).Hyde (Hedestran) firstly, Zittrain approximate formula of dilute solutionEMBED Equation.3 (5)EMBED Equation.3 (6)Based on the additivity of the solution, the formula for the molar polarization of solute in infinite dilution is derivedEMBED Equation.3 (7)The above (5), (6), (7) type, EMBED Equation.3, EMBED Equation.3 is the solution of the dielectric constant and density, EMBED Equation.3, EMBED Equation.3 is the solute molar mass and molar fraction, EMBED Equation.3, EMBED Equation.3 and EMBED Equation.3 respectively, dielectric constant, density and molar mass of the solvent. EMBED Equation.3, EMBED Equation.3 and EMBED Equation.3 respectively in EMBED Equation.3 and EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 on the slope of the line constant.As mentioned above, the molar induced polarization of polar molecules, EMBED, Equation.3 = EMBED, Equation.3 + EMBED, Equation.3, can be measured at an electric field of infrared frequencies. But in experiments, it is difficult to do this because of the limitation of the conditions. Therefore, the electronic polarizability of polar molecules is always measured in high frequency electric field EMBED Equation.3.According to the electromagnetic theory of light, in the action of high frequency electric field with the same frequency, the dielectric constant of EMBED transparent material Equation.3 and refractive index n was EMBED Equation.3 (8)The habit of using molar refraction R2 to represent the high frequency region measured polarization, because the EMBED Equation.3 = 0, EMBED Equation.3 =0, R2 = EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 (9)Approximate formulas are also found for dilute solutionsEMBED Equation.3 (10)Similarly, formulas for the molar refraction of solutes from infinite dilution can be derived from (9) formulaeEMBED, Equation.3, EMBED, Equation.3 (11)The above (10), (11) type, EMBED Equation.3 is the refractive index of the solution, N1 is the solvent refractive index, gamma is constant and EMBED Equation.3EMBED Equation.3 on line slope.Three. Determination of dipole momentConsidering that atomic polarizability is usually only 5% to 10% of electron polarizability, and that EMBED Equation.3 is much larger than EMBED Equation.3, atomic polarization is often neglected.Available from (2), (3), (7) and (11) formsEMBED, Equation.3, EMBED, Equation.3 (12)The formula combines the microscopic properties of matter molecules, dipole moments, and their macroscopic properties, dielectric constants, densities, and refractive indices. The permanent dipole moments of a molecule can be calculated by the following simplified formulaEMBED Equation.3 (13)In some cases, if you need to consider the EMBED Equation.3 impact, just make a partial revision of the EMBED Equation.3.The method of determining the dipole moment of polar molecules is called the solution method. There is a deviation between the dipole moment measured by the solution method and the true value measured by the gas phase, which is caused by the solvation of the non-polar solvent and the polar solute molecule,This deviation is called the solvent effect of measuring dipole moment by solution method". Ross and Ross (Sack) have studied the solvent effect and deduced the correction formula. Interested readers can read the reference material.In addition, there are many experimental methods for measuring dipole moment, such as temperature method, molecular beam method, molecular spectrum method, and stark method using microwave spectrum.Four. Determination of dielectric constantDielectric constant is obtained by measuring capacitance.The methods of measuring capacitance are bridge method, beat frequency method and harmonic method. The latter have good anti-interference performance and high accuracy, but the price of the instrument is more expensive. In this experiment, the bridge method is adopted, and the CC - 6 type small capacitance measuring instrument is adopted, which is matched with the electric dissolving pool produced by the scientific and educational instrument factory of Fudan University.When the capacitance is between the poles of the vacuum andfills a substance, the capacitances are C. And Cx, the dielectric constant of a substance, EMBED, Equation.3, and capacitance are related toEMBED Equation.3 (14)The EMBED, Equation.3 and EMBED Equation.3 in the formula are respectively the capacitance of the vacuum and the substance.When the capacitor pool is inserted into the small capacitance measuring instrument to measure the capacitance, the actual measured capacitance is composed of the capacitance between the poles of the capacitor pool and the distributed capacitance Cd in the whole testing system. Cd is a constant value, which is called the background value of an instrument. It should be deducted when measuring, otherwise the error will be introduced. Therefore, the background value Cd must be found and deducted in future measurements.Instrument ReagentAbbe refractometer 1, electric blower 1CC6 small capacitance measuring instrument type 1 volumetric flask (50 fillJ) 4The capacitor pool L is only ethyl acetate (analytically pure)Super constant temperature trough 1 carbon tetrachloride (analytical purity)Experiment procedurePreparation of solution10ml carbon tetrachloride was removed by pipette and placed in four volumetric flasks. Then 0.2 and 0.4, 0.6 and 0.8ml ethyl acetate were removed from the liquid exchange tubes and then placed in four volumetric flasks. 4 different concentrations of ethyl acetate and one carbon tetrachloride solution were prepared. In operation, attention should be paid to the prevention of volatilization of solutes and solvents and the absorption of polar water vapor. For this solution, the stopper shall be quickly put in a dry container.Two refractive index determinationThe refractive index of carbon tetrachloride and its prepared solutions were determined by Abbe refractometer at (25, 0.1) centigrade. The sample should be added three times each time, three data are read each time, and then the average value is taken.Three. Determination of dielectric constant1. capacitors Cd and C. This experiment uses carbon tetrachloride as the standard material, and the temperature formula of its dielectric constant isEMBED Equation.3 = 2.238 - 0.0020 (T - 20) (15)The T is constant temperature (DEG C). EMBED Equation.3 shouldbe 2.228 at 25 degrees centigrade.Blow the gap between the poles of the capacitor pool with the ear ball and spin it on the metal cover. After opening the power supply, the capacitor pool is connected with the small capacitance measuring instrument after the zero calibration, and the constant temperature bath guide pipe is connected, so that the capacitor is in constant temperature (2, 0.1) DEG C. Wait until the display capacitor no longer rises (if the value is unstable and reads the maximum displayed) to read the value. Repeated measurements were taken three times, with an average of three Equation.3 for EMBED measurements.The pure carbon tetrachloride is added to the capacitor pool from the center of the metal cap to the liquid level by more than two electrodes and covered with a plastic stopper to prevent liquid evaporation. After a few minutes of constant temperature, the capacitance value is measured by the same method. Then open the metal lid, tilt the carbon tetrachloride between the diodes (fall into the recycle bottle), and reload the sample again to measure the value of the capacitor. The average value of the two measurements is EMBED Equation.3.2. determination of solution capacitance: the method of measurement is the same as that of pure carbon tetrachloride. However, in order to verify that the residual liquid between the electrodes of the capacitor cell has indeed been removed before measuring, the capacitance in the air medium can be measured first. If the capacitor value is on the high side, the acetone solution will be used to wash it, and then blow it in the ear bulb capacitor pool before adding a new solution. Eachsolution should be repeated two times, the difference between the data should be less than 0.05pF, or continue to retest. The measured capacitance readings take the average value minus Cd, that is, the capacitance value of the solution is C. Because the solution caused by the volatile concentration change, so the sample moves quickly, after adding sample plastic plug to plug.3. density of solution: EMBED Equation.3EMBED Equation.3The density of EMBED Equation.3 is 0 degrees centigrade,EMBED 3为T℃时的密度，单位为：EMBED 3。

溶液法测定极性分子偶极矩的数据处理方法极性分子偶极矩是为了 Understanding the Molecular Structure and Physical Properties 诸如 Intermolecular Interactions, Biological Activity, 而确定极性分子的重要结构特征之一。

溶液法测定极性分子偶极矩的数据处理方法可以帮助人们对极性分子偶极矩有更深入的了解。

在溶液法测定极性分子偶极矩的数据处理方法中，首先需要满足三种条件：（1）电偶极矩应被定义为极性分子在不同位置的解析函数；（2）极性分子偶极矩应被建模为等长曲线；（3）偶极矩的变化必须被解释为两个或多个基础偶极矩之和。

当满足以上三个条件之后，需要采用团簇方法将极性分子偶极矩的数据分组处理。

这种方法能够根据极性分子的类群结构和物理特性将大量的极性分子偶极矩数据分组处理，例如氢键、疏水性、电荷密度、活性基团等。

团簇分析方法需要使用体系模拟数据，包括许多用于测量极性分子偶极矩的参数，例如键长、夹角、双键邻域、共轭位置、电荷密度、极化力、氢键能等测定参数。

而使用体系模拟数据，则需要使用数据拟合法，来根据上述各个参数的值，估算出极性分子的偶极矩和变化规律。

最后，通过对比两个数据集，即实测数据和模拟数据，可以使用计算机辅助的数据分析工具，如MATLAB，比较分析两个数据集，以确定极性分子偶极矩的趋势和变化规律。

总之，为了更准确地测定极性分子偶极矩，溶液法测定极性分子偶极矩的数据处理方法是非常有用的，其具体过程如前所述，旨在通过团簇法将大量的极性分子偶极矩数据分组处理，并利用数据拟合法和计算机辅助的数据分析工具，以便更准确地测量极性分子偶极矩，以更好地理解极性分子的结构和物理特性。

溶液法测定极性分子的偶极矩Ⅰ、实验目的：（1） 了解偶极矩与分子电性质的关系； （2） 掌握溶液法测定偶极矩的实验技术; （3） 用溶液法测定乙酸乙酯的偶极矩；Ⅱ、实验目的：偶极矩（μ）的概念来度量分子极性的大小：μ=q ·d 。

P 转向与永久偶极矩平方成正比，与热力学温度T 成反比。

在外电场的作用下产生的诱导极化：P 诱导=P 电子+P 原子。

如果在外加电场： P=P 转向+P 电子+P 原子极化度的测定：P=21+-εε·ρM稀溶液的近似公式：）1（21溶X +=αεε )1(21溶X +=βρρ 稀溶液的无限稀释公式：P=2311+εαε·11ρM+21+-εε·112ρβM -M 在高频率电场作用下，透明物质的介电常数：ε=n 2极化度：R 2=P 电子=ρmn n ∙+-2122n=n1（1+γχ2）故，无限稀释：R=121121)2(6ργ+M n n +212121+-n n ·112ρβM -M 偶极矩的测定：由于原子的极化度相当于电子的极化度5%—10%。

μ/（C ·m ）=0.04274×10-30T R P ）（22∞∞- （C ·m ）T 为开氏温度T ）R -P （128.00T ）R -p （L4k 9/2222∞∞∞∞=∙=πμDd 标、标C C +=C d 空、空C C C +=介电常数的计算：00C Cx x ==εεε Ⅲ、实验步骤：一、溶液的配制用称重法配制5种不同浓度（0.01979、0.05939、0.09903、0.1387、0.1784 g/cm 3） 的乙酸乙酯-四氯化碳溶液，分别盛于容量瓶中，控制乙酸乙酯的浓度在0.15左右，操作时应注意防止溶液和溶剂的挥发以及吸收较大的水汽，为此溶液配好后迅速盖好瓶塞，置于干燥箱中。

二折光率的测定在（25±0.1）℃条件下用阿贝折射仪测定四氯化碳及各组中所配溶液的折光率。

溶液法测定极性分子的偶极矩实验报告实验目的：通过溶液法，测定几种不同溶液中极性分子的偶极矩。

实验原理：极性分子具有偶极矩，可以通过测量溶液中分子的导电性来间接测定分子的偶极矩。

在纯溶剂中，只有离子导电。

当有极性分子溶解在纯溶剂中时，由于溶质和溶剂分子之间的相互作用力，导致产生极性分子的偶极矩，导致溶液的电导率增加。

利用电导率与溶液浓度的关系，可以推算出溶液中极性分子的偶极矩。

实验仪器：1.导电仪2.溶液辅助电导池3.称量器4.温度计5.热水浴实验步骤：1.根据实验要求，依次称取不同浓度的溶液。

将每种溶液放入烧杯中，并用温度计测量溶液的温度。

2.将导电仪连接到溶液辅助电导池的两个电极上。

将电导池插入烧杯中的溶液，并确保电极完全浸入溶液中。

3.打开导电仪电源，进行零点校准，记录下零点电导率。

4.打开导电仪的电导率测量开关，开始测量溶液的电导率。

每隔一段时间记录一次电导率，直到电导率保持稳定。

5.重复步骤1-4，测量其他不同浓度的溶液的电导率。

实验数据处理：1.计算纯溶剂的电导率：根据零点电导率，计算出纯溶剂的电导率。

2.根据浓度和电导率的关系绘制标准曲线：以浓度为横坐标，电导率为纵坐标，绘制标准曲线。

3.通过标准曲线，计算每种溶液中极性分子的偶极矩。

实验结果：利用以上方法，我们测得了不同溶液中极性分子的偶极矩，并计算得出结果如下：1.溶液A：偶极矩为X库仑米。

2.溶液B：偶极矩为Y库仑米。

3.溶液C：偶极矩为Z库仑米。

实验讨论：通过实验结果可以看出，不同溶液中极性分子的偶极矩不同，这与溶质分子的结构和性质有关。

偶极矩是描述分子极性的重要物理量，通过测量溶液的电导率可以间接测定分子的偶极矩，为分子结构和化学性质的研究提供了重要方法。

实验结论：通过实验，我们成功测定了几种不同溶液中极性分子的偶极矩，并验证了溶液法测定极性分子偶极矩的可行性。

实验结果对于研究分子结构和化学性质具有一定的指导意义。

童海港《溶液法测定极性分子的偶极矩》
本文介绍了溶液法测定极性分子的偶极矩的实验方法及实验原理。

首先，作者介绍了偶极矩的概念和意义，偶极矩是描述极性分子内部存在的极性程度的物理量，它可以描述分子中带电性的分布情况和分子中正负电荷的分离程度。

接着，作者介绍了偶极矩测定的方法，即溶液法。

溶液法是通过分析分子在溶液中的电性质来确定分子的偶极矩。

在实验中，首先需要选取适当的溶剂，使得被测物质在溶剂中可以较好地溶解，且分子量较小，具有较高的极性。

然后，通过测量被测物质与溶质溶液的电导率变化，来确定被测物质的偶极矩大小。

偶极矩的测定公式为：μ = (dkT/(3πηD))1/2其中，μ为偶极矩大小，d 为被测物质的平均距离，kT为玻尔兹曼常数乘以温度，η为溶剂的黏度，D为被测物质的扩散系数。

最后，作者还介绍了实验中需要注意的问题和应该注意的实验技巧，以保证实验的准确性和可靠性。

整篇文章语言简洁清晰，讲述了测定极性分子偶极矩的方法和原理，对于科研人员和学生进行实验时都有很大参考价值。

溶液法测定偶极矩实验报告引言溶液法测定偶极矩是一种重要的实验方法，它可以用于研究分子的结构和电荷分布。

偶极矩是描述分子极性的物理量，通过测定溶液中分子的电矩，我们可以得到重要的结构信息。

本实验旨在通过溶液法测定偶极矩，探究分子的电荷分布和极性。

实验原理溶液法测定偶极矩的原理是基于电荷的分布和分子极性的关系。

对于一个带有正负电荷的分子，它会形成一个偶极矩。

偶极矩的大小与电荷的量和位置有关，可以用数学公式表示为：μ=Q⋅d其中，μ表示偶极矩，Q表示电荷的量，d表示电荷之间的距离。

在溶液中，如果溶质分子是极性的，那么它会和溶剂分子之间形成静电相互作用力，使得极性分子在溶液中呈现偶极矩的状态。

同时，溶液中的温度和压力变化也会对溶液中的偶极矩产生影响。

实验步骤1.准备实验所需的溶液：选择适当的溶剂和溶质，按照一定的比例将它们混合在一起，制备出所需要的溶液。

2.使用测定装置：将制备好的溶液倒入测定装置中，确保装置密封良好，避免溶液的挥发和外界干扰。

3.测定溶液的电矩：通过测量溶液中的电矩大小，可以间接得到分子的电荷分布和偶极矩的大小。

常用的测定方法有介电质测定法、电容测定法等。

4.记录实验数据：将测得的电矩数值记录下来，以备后续的数据分析和处理。

实验结果分析1.通过测量不同浓度的溶液的电矩值，可以观察到电矩与溶液浓度之间的关系。

一般情况下，溶液浓度越高，分子之间的作用力越强，电矩值也越大。

2.分析不同溶液中的分子结构和电荷分布，可以进一步研究溶液的偶极矩与分子结构之间的关系。

通过对比不同分子的电矩数值，可以得到分子的相对极性大小。

结论通过溶液法测定偶极矩的实验，我们可以得到分子的偶极矩数值，并进一步研究分子的极性和电荷分布。

溶液法测定偶极矩是一种重要的实验方法，它对于了解分子的结构和性质具有重要意义。

我们可以通过实验数据的分析和处理，得到有关分子结构和偶极矩的重要信息，为相关研究提供支持和依据。

参考文献1.XYZ. (2010). Solution-phase measurement of dipole moments. Journalof Molecular Science, 10(2), 100-120.2.ABC. (2005). Theoretical analysis of dipole moments in solution.Journal of Physical Chemistry, 50(3), 200-220.3.DEF. (2012). Experimental techniques for measuring dipole momentsin solution. Analytical Chemistry Review, 15(1), 50-70.致谢感谢实验组的所有成员在实验过程中的辛勤努力和合作。

物理化学实验报告院系化学化工学院班级化学061学号13姓名沈建明实验名称 溶液法测定极性分子的偶极距 日期 2009.3.26 同组者姓名 史黄亮 室温 17.86℃ 气压 101.21kPa 成绩一、目的和要求1、了解偶极距与分子电性质的关系；2、掌握溶液法测定偶极距的试验技术；3、用溶液法测定乙酸乙酯的偶极距。

二、基本原理 1. 偶极矩和极化度分子的极性可以用“偶极矩”来度量。

其定义为（1）q 为正、负电荷中心所带电荷量，d 为正、负电荷中心距离。

是向量，其方向规定从正到负。

若将极性分子置于均匀电场E 中，则偶极矩在电场的作用下趋向电场方向排列，分子被极化，极化的程度可用摩尔转向极化度P 转向来衡量：（2）在外电场作用下，不论永久偶极为零或不为零的分子都会发生电子云对分子骨架的相对移动，分子骨架也辉因电场分布不均衡发生变形。

用摩尔变形极化度P 变形来衡量：P 变形 ＝ P 电子 ＋ P 原子 （3）分子的摩尔极化度：P ＝ P 转向 ＋P 变形 = P 转向 ＋P 电子 ＋P 原子 (4)dq μ⋅=24μP =πL 9kT转向μ该式适用于完全无序和稀释体系（互相排斥的距离远大于分子本身大小的体系），即温度不太低的气相体系或极性液体在非极性溶剂中的稀溶液。

在中频场中转向P = 0。

则P ＝P 电子 ＋P 原子 （5） 在高频场中原子P =0 则P ＝P 电子 （6） 因此，原则上只要在低频电场下测得极性分子的摩尔极化度P ，在红外频率下测得极性分子的摩尔诱导极化度诱导P ，两者相减得到极性分子的摩尔转向极化度转向P ，然后代人（2）式就可算出极性分子的永久偶极矩μ来。

2、极化度的测定首先利用稀溶液的近似公式()211x αεε+=溶 （7） ()211x βρρ+=溶 （8）再根据溶液的加和性，推导出无限稀释时溶质摩尔极化度的公式()11211112112022123lim 2ρβεερεαεM M M P P P x -⋅+-+⋅+===→∞ （9） 根据光的电磁理论，在同一频率的高频电场作用下，透明物质的介电常数ε与折光率n 的关系为 2n =ε 因为此时转向P = 0，原子P =0，则R 2 =电子P = ρMn n ⋅+-2122 （10） 在稀溶液情况下也存在近似公式()211x n n γ+=溶 （11）同样，从（9）式可以推导得无限稀释时溶质的摩尔折射度的公式 电子P ()122112111221212022621lim 2ργρβ++-⋅+-===→∞n M n M M n n R R x （12） 从（2）、（4）、（9）和（12）式可得转向P kTL RP22294μπ=-=∞∞ 即()m C TR P⋅-⨯=∞∞-22301004274.0μ3、介电常数的测定介电常数是通过测定电容计算而得。

实验3 溶液法测定极性分子的偶极矩1 目的要求(1) 用溶液法测定乙酸乙酯的偶极矩。

(2) 了解偶极矩与分子电性质的关系。

(3) 掌握溶液法测定偶极矩的主要实验技术。

2 基本原理(1) 偶极矩与极化度：分子结构可以近似地看成是由电子云和分子骨架(原子核及内层电子)所构成。

由于其空间构型的不同，其正负电荷中心可以是重合的，也可以不重合。

前者称为非极性分子，后者称为极性分子。

图18-1电偶极矩示意图 图18-2极性分子在电场作用下的定向1912年德拜提出“偶极矩”μ的概念来度量分子极性的大小，如图18-1所示，其定义是 d q ⋅=μ(1-1)式中，q 是正负电荷中心所带的电量； d 为正负电荷中心之间的距离；μ是一个向量，其方向规定为从正到负。

因分子中原子间的距离的数量级为10-10m ，电荷的数量级为10-20C ，所以偶极矩的数量级是10-30C ·m 。

通过偶极矩的测定，可以了解分子结构中有关电子云的分布和分子的对称性，可以用来鉴别几何异构体和分子的立体结构等。

极性分子具有永久偶极矩，但由于分子的热运动，偶极矩指向某个方向的机会均等。

所以偶极矩的统计值等于零。

若将极性分子置于均匀的电场E 中，则偶极矩在电场的作用下，如图Ⅱ-29-2所示趋向电场方向排列。

这时我们称这些分子被极化了。

极化的程度可用摩尔转向极化度P 转向来衡量。

转向P 与永久偶极矩2μ的值成正比，与绝对温度T 成反比。

kT N P 3432μπ ⋅=转向kT N μπ ⋅=94 (1-2)式中：k 为玻兹曼常数，N 为阿伏加德罗常数。

在外电场作用下，不论极性分子或非极性分子，都会发生电子云对分子骨架的相对移动，分子骨架也会发生形变。

这称为诱导极化或变形极化。

用摩尔诱导极化度P 诱导来衡量。

显然P 诱导可分为二项，即电子极化度P 电子和原子极化度P 原子，因此P 诱导=P 电子+P 原子。

P 诱导与外电场强度成正比，与温度无关。