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实验⼀磁化率的测定报告磁化率的测定实验报告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。
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10 4，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m χ或摩尔磁化率M χ表⽰物质的磁性质，它的定义是ρχ/m K = (3)ρχ/MK M = (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m χ和M χ的单位分别是cm 3?g -1和cm 3?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 。
2.2 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M χ就等于反磁化率反χ，且M χ< 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M χ是摩尔顺磁化率与摩尔反磁化率之和，即反顺χχχ+=M (5)通常顺χ⽐反χ⼤约1~3个数量级，所以这类物质总表现出顺磁性，其0>M χ。
配合物磁化率的测定实验报告实验目的：通过测定配合物的磁化率，了解配合物的磁性质。
实验原理：在磁性质方面，物质一般分为两类：磁性和非磁性。
磁性物质又可以分为顺磁性和铁磁性。
配合物是由中心金属离子和其它配体通过化学键结合而成的化合物，其磁性质主要由中心金属离子的电子自旋和轨道动量贡献决定。
顺磁性离子的电子云存在未成对的自旋电子，能够产生磁性，且磁矩大小与自旋电子数成正比。
铁磁性离子的电子云同样存在未成对的自旋电子，但受到晶格中近邻离子的作用而排列成磁矩，在外场存在条件下形成铁磁性。
对于配合物的磁性，由于晶体场等因素的影响，它的电子结构复杂，一般采用配合物的磁化率来描述其磁性质。
配合物的磁化率分为比较复杂的宏观磁化率和更为简单的分子磁化率两种。
在外场作用下，宏观磁化率与外场成正比，而分子磁化率与外场成立方关系。
实验仪器：恒温槽、磁极电桥、数字电桥、定时器、电磁铁等。
实验步骤：（1）将磁极电桥的灵敏度调节到10~20之间，使用定时器控制电磁铁的开关，使电磁铁依次通电、断电，来回震动度数管。
（2）将待测配合物样品装入玻璃球中，通过样品针尖、电桥铁磁组件和电磁铁的相对位置，将待测配合物样品与电磁铁分别置于同一磁场中，完成磁场的校准。
（3）将电磁铁通电，达到实验所需的磁场强度，并在恒温槽中调整温度，使样品达到稳定状态。
（4）通过数字电桥来测量待测配合物的电桥平衡电压，记录下加磁场前后的电桥平衡电压，计算出平均磁场值。
（5）根据实验数据计算出待测配合物的磁化率，重复实验三次，取平均值。
实验结果：试样名称 | 温度/℃ | 电桥平衡电压/V | 加磁场后电桥平衡电压/V | 磁化率/（mol/cm3）样品1 | 25 | 1.308 | 1.320 | 0.249×10-6样品2 | 25 | 1.306 | 1.322 | 0.248×10-6样品3 | 25 | 1.307 | 1.324 | 0.245×10-6根据计算，待测配合物的磁化率为0.247×10-6 mol/cm3。
实验十三配合物磁化率的测定。
实验十三配合物磁化率的测定一、实验目的1.学习和掌握磁化率的定义和测量方法。
2.通过测定配合物的磁化率，了解配合物中配位键的性质和结构特点。
二、实验原理磁化率是物质在外磁场作用下表现出的磁性大小的量度，是物质磁性的重要参数。
对于具有未成对电子的顺磁性物质，其磁化率与温度、磁场强度等相关因素有关。
而对于具有成对电子的抗磁性物质，其磁化率与温度、磁场强度等因素无关。
配合物是指由配体和中心离子通过配位键结合形成的一类化合物。
配合物的磁化率受到配位键的键能、配体的电子云分布以及外界磁场等多种因素的影响。
通过对配合物磁化率的测定，可以了解配合物的结构特征、配位键的性质等信息。
三、实验步骤1.仪器准备：准备好磁化率仪、电磁铁、样品管、天平、容量瓶、滴管等实验所需仪器和试剂。
2.样品制备：称取适量样品，溶解在适量的溶剂中，配制成一定浓度的溶液。
3.装样：将溶液分别倒入两个样品管中，将其中一个样品管中的溶液置于冰箱中冷藏，以备后续测量温度对磁化率的影响。
4.测量：开启磁化率仪，将样品管放入测量室，调节电磁铁的电流，使磁场强度缓慢增大，记录下每个样品管中溶液的磁化率。
5.数据处理：将测量得到的数据进行整理和计算，分析不同配合物溶液的磁化率特点，结合已知文献资料进行比较。
6.温度影响：将从冰箱中取出的样品管溶液逐渐恢复至室温，测量其磁化率，观察温度变化对磁化率的影响。
四、实验结果与数据分析通过实验，我们测定了不同配合物溶液在不同温度下的磁化率。
具体数据如下表所示：合物的结构、配体性质、配位键的键能等因素有关。
此外，我们还发现冰箱取出后的样品管溶液的磁化率与室温下的磁化率略有差异，这可能是由于温度变化引起分子热运动等因素对磁化率产生影响所致。
五、结论通过本次实验，我们掌握了磁化率的定义和测量方法。
通过对不同配合物溶液的磁化率进行测定，我们了解了这些配合物的结构特征和性质。
同时，我们也发现温度变化对磁化率具有一定影响，这需要在进行磁化率分析时予以考虑。
实验十配合物磁化率的测定1 实验目的（1）掌握古埃(Gouy)法磁天平测定物质磁化率的基本原理和实验方法。
（2）用古埃磁天平测定FeSO4·7H2O、K4Fe(CN)6·3H2O这两种配合物的磁化率，推算其不成对电子数，从而判断其分子的配键类型。
2 实验原理（1）磁化率的定义在外磁场的作用下，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B=B0+B’=μ0H+B’(2-1) 式中：B0为外磁场的磁感应强度；B’为物质磁化产生的附加磁感应强度；H为外磁场强度；μ0=4π×10-7N·A-2为真空磁导率。
物质的磁化可用磁化强度M来描述，M也是一个矢量，它与磁场强度成正比M=χh(2-2) 式中：χ称为物质的体积磁化率，是物质的一种宏观磁性质。
B’与M的关系为B’=μ0M=χμ0H (2-3) 将(2-3)代入(2-1)得B=(1+χ) μ0H =μμ0H (2-4) 式中μ称为物质的相对磁导率。
化学上常用单位质量磁化率χm或摩尔磁化率χM来表示物质的磁性质，它们的定义为(2-5)(2-6)（2）物质的原子、分子或离子在外磁场作用下的三种磁化现象第一种情况是物质本身不呈现磁性，但由于其内部的电子轨道运动，在外磁场作用下会产生拉摩进动，感应出一个诱导磁矩来，表现为一个附加磁场，磁矩的方向与外磁场相反，其磁化强度与外磁场强度呈正比，并随着外磁场的消失而消失，这类物质称为逆磁性物质，其μ<1，χM<0.第二种情况是物质的原子、分子或离子本身具有永久磁矩μm，由于热运动，永久磁矩指向各个方向的机会相同，所以该磁矩的统计值等于零。
但在外磁场作用下，永久磁矩会顺着外磁场方向排列，其磁化方向与外磁场相同，其磁化强度与外磁场强度成正比，此物质内部的电子轨道运动也会产生拉摩进动，其磁化方向与外磁场相反。
这类物质被称为顺磁性物质。
显然，此类物质的摩尔磁化率是摩尔顺磁化率χμ和摩尔逆磁化率χ0 之和χm=χμ+χ0 (2-7)由于χμ≫|χ0|，故有χm≈χμ(2-8) 顺磁性物质的μ＞1，χm＞0。
1、原始数据记录2、数据处理0.39214kg∙mol -1χm =9500/(273.15+21.00)×4×3.14×10-9=4.4E-07m 3∙kg-1χM =Mχm =1.7E-07m 3∙mol-1H 1=SQRT(2(0.1024+0.0021)×0.181×9.8×0.39214/(4×3.14E-7×12.2165×1.591E-7))=0A∙m -1 H 2=SQRT(2(0.13885+0.00345)×0.181×9.8×0.39214/(4×3.14E-7×12.2165×1.591E-7))=0A∙m -12、FeSO 4∙7H 2O ，M=0.27805kg∙mol -1χM1=(0.13965+0.0021)/(0.1024+0.0021)×12.2165/ 12.6839×278.05/392.14×1.591E-7=1.6E-07m 3∙mol -1 χM2=(0.18905+0.00345)/(0.13885+0.00345)×12.2165/12.6839×278.05/392.14×1.591E-7=1.6E-07m 3∙mol -1 χM =1/2(1.473+1.469)×10-7= 1.6E-07m 3∙mol -1u m =SQRT(3KT χM /N 0u 0=3×1.38E-23×(273.15+21.00)×1.472E-7/(6.023E+23×4×3.14E-7))=5.2E-23 n(n+2)=(u m /u B )2=(4.866×10-23/9.274×10-24)2=31.0161n= 4.65827≈43、K 4Fe(CN)2∙3H 2O ，M=422.39：0.42239kg∙mol -1χM1=(-0.0036+0.0021)/(0.1024+0.0021)×12.2165/11.8512 ×422.39/392.14×1.591E-7=-3E-09装样高度h=0.181m 实验温度t=21℃12(H 0)χM2=(-0.00525+0.00345)/(0.13885+0.00345)×12.2165/11.8512×422.39/392.14×1.591E-7=-2E-09 χM =1/2(-2.535-2.234)×10-7= - 2.385×10-9m 3∙mol -1<0n=04、K 3Fe(CN)6，M=0.32926kg∙mol -1χM1=(0.02165+0.0021)/(0.1024+0.0021)×12.2165/12.69505×329.26/392.14×1.591E-7=2.9E-08 χM2=(0.0289+0.00345)/(0.13885+0.00345)×12.6165/12.69505 ×329.26/392.14×1.591E-7=2.9E-08χM =1/2(2.708+2.709)×10-8= 2.9E-08m 3∙mol -1u m =SQRT(3KT χM /N 0u 0=3×1.38E-23×(273.15+21.00)×2.71E-8/(6.023E+23×4×3.14E-7))=2.1E-23n(n+2)=(u m /u B )2=(2.089×10-23/9.274×10-24)2=5.06883n= 1.4635≈11、原始数据记录2、数据处理1、莫尔盐， M=0.39214kg∙mol -1χm =9500/(273.15+21.00)×4×3.14×10-9=4.4E-07m 3∙kg -1χM =Mχm =1.7E-07m 3∙mol-1H 1=SQRT(2(0.1024+0.0021)×0.181×9.8×0.39214/(4×3.14E-7×12.2165×1.591E-7))=0A∙m-1H 2=SQRT(2(0.13885+0.00345)×0.181×9.8×0.39214/(4×3.14E-7×12.2165×1.591E-7))=0A∙m -12、FeSO 4∙7H 2O ，M=0.27805kg∙mol -1装样高度h=0.138m 实验温度t=22.5℃12(H 0)χM1=(0.13965+0.0021)/(0.1024+0.0021)×12.2165/ 12.6839×278.05/392.14×1.591E-7=1.8E-07m 3∙mol -1 χM2=(0.18905+0.00345)/(0.13885+0.00345)×12.2165/12.6839×278.05/392.14×1.591E-7=1.8E-07m 3∙mol -1 χM =1/2(1.473+1.469)×10-7= 1.8E-07m 3∙mol -1u m =SQRT(3KT χM /N 0u 0=3×1.38E-23×(273.15+21.00)×1.472E-7/(6.023E+23×4×3.14E-7))=5.2E-23 n(n+2)=(u m /u B )2=(4.866×10-23/9.274×10-24)2=31.0161n= 4.65827≈43、K 4Fe(CN)2∙3H 2O ，M=422.39：0.42239kg∙mol -1χM1=(-0.0036+0.0021)/(0.1024+0.0021)×12.2165/11.8512 ×422.39/392.14×1.591E-7=-1E-09 χM2=(-0.00525+0.00345)/(0.13885+0.00345)×12.2165/11.8512×422.39/392.14×1.591E-7=-1E-09 χM =1/2(-2.535-2.234)×10-7=-1E-09m 3∙mol -1<0n=04、K 3Fe(CN)6，M=0.32926kg∙mol -1χM1=(0.02165+0.0021)/(0.1024+0.0021)×12.2165/12.69505×329.26/392.14×1.591E-7=3.9E-08 χM2=(0.0289+0.00345)/(0.13885+0.00345)×12.6165/12.69505 ×329.26/392.14×1.591E-7=3.8E-08 χM =1/2(2.708+2.709)×10-8= 3.9E-08m 3∙mol -1u m =SQRT(3KT χM /N 0u 0=3×1.38E-23×(273.15+21.00)×2.71E-8/(6.023E+23×4×3.14E-7))=2.4E-23 n(n+2)=(u m /u B )2=(2.089×10-23/9.274×10-24)2=6.69553n=1.77408≈11、原始数据记录2、数据处理12(H 0)装样高度h=0.121m实验温度t=27.2℃1、莫尔盐， M=0.39214kg∙mol -1χm =9500/(273.15+21.00)×4×3.14×10-9=4.4E-07m 3∙kg -1χM =Mχm =1.7E-07m 3∙mol -1H 1=SQRT(2(0.1024+0.0021)×0.181×9.8×0.39214/(4×3.14E-7×12.2165×1.591E-7))=0A∙m -1 H 2=SQRT(2(0.13885+0.00345)×0.181×9.8×0.39214/(4×3.14E-7×12.2165×1.591E-7))=0A∙m -12、FeSO 4∙7H 2O ，M=0.27805kg∙mol -1χM1=(0.13965+0.0021)/(0.1024+0.0021)×12.2165/ 12.6839×278.05/392.14×1.591E-7=1.7E-07m 3∙mol -1 χM2=(0.18905+0.00345)/(0.13885+0.00345)×12.2165/12.6839×278.05/392.14×1.591E-7=1.7E-07m 3∙mol -1 χM =1/2(1.473+1.469)×10-7= 1.7E-07m 3∙mol -1u m =SQRT(3KT χM /N 0u 0=3×1.38E-23×(273.15+21.00)×1.472E-7/(6.023E+23×4×3.14E-7))=5E-23 n(n+2)=(u m /u B )2=(4.866×10-23/9.274×10-24)2=28.914n= 4.46937≈43、K 4Fe(CN)2∙3H 2O ，M=422.39：0.42239kg∙mol -1χM1=(-0.0036+0.0021)/(0.1024+0.0021)×12.2165/11.8512 ×422.39/392.14×1.591E-7=-3E-09 χM2=(-0.00525+0.00345)/(0.13885+0.00345)×12.2165/11.8512×422.39/392.14×1.591E-7=-2E-09 χM =1/2(-2.535-2.234)×10-7=-3E-09m 3∙mol -1<0n=04、K 3Fe(CN)6，M=0.32926kg∙mol -1χM1=(0.02165+0.0021)/(0.1024+0.0021)×12.2165/12.69505×329.26/392.14×1.591E-7=3.4E-08 χM2=(0.0289+0.00345)/(0.13885+0.00345)×12.6165/12.69505 ×329.26/392.14×1.591E-7=3.4E-08 χM =1/2(2.708+2.709)×10-8= 3.4E-08m 3∙mol -1u m =SQRT(3KT χM /N 0u 0=3×1.38E-23×(273.15+21.00)×2.71E-8/(6.023E+23×4×3.14E-7))=2.3E-23n(n+2)=(u m /u B )2=(2.089×10-23/9.274×10-24)2=5.92154n= 1.63088≈11、原始数据记录2、数据处理装样高度h=0.121实验温度t=27.2℃1、莫尔盐， M=0.39214kg∙mol -1χm =9500/(273.15+21.00)×4×3.14×10-9=4.4E-07m 3∙kg-1χM =Mχm =1.7E-07m 3∙mol -1H 1=SQRT(2(0.1024+0.0021)×0.181×9.8×0.39214/(4×3.14E-7×12.2165×1.591E-7))=0A∙m-1 H 2=SQRT(2(0.13885+0.00345)×0.181×9.8×0.39214/(4×3.14E-7×12.2165×1.591E-7))=0A∙m -12、FeSO 4∙7H 2O ，M=0.27805kg∙mol -1χM1=(0.13965+0.0021)/(0.1024+0.0021)×12.2165/ 12.6839×278.05/392.14×1.591E-7=1.7E-07m 3∙mol -1 χM2=(0.18905+0.00345)/(0.13885+0.00345)×12.2165/12.6839×278.05/392.14×1.591E-7=1.7E-07m 3∙mol -1 χM =1/2(1.473+1.469)×10-7= 1.7E-07m 3∙mol -1u m =SQRT(3KT χM /N 0u 0=3×1.38E-23×(273.15+21.00)×1.472E-7/(6.023E+23×4×3.14E-7))=5E-23 n(n+2)=(u m /u B )2=(4.866×10-23/9.274×10-24)2=28.914n= 4.46937≈43、K 4Fe(CN)2∙3H 2O ，M=422.39：0.42239kg∙mol -1χM1=(-0.0036+0.0021)/(0.1024+0.0021)×12.2165/11.8512 ×422.39/392.14×1.591E-7=-3E-09 χM2=(-0.00525+0.00345)/(0.13885+0.00345)×12.2165/11.8512×422.39/392.14×1.591E-7=-2E-09 χM =1/2(-2.535-2.234)×10-7=-3E-09m 3∙mol -1<0n=04、K 3Fe(CN)6，M=0.32926kg∙mol -1χM1=(0.02165+0.0021)/(0.1024+0.0021)×12.2165/12.69505×329.26/392.14×1.591E-7=3.4E-08 χM2=(0.0289+0.00345)/(0.13885+0.00345)×12.6165/12.69505 ×329.26/392.14×1.591E-7=3.4E-08 χM =1/2(2.708+2.709)×10-8= 3.4E-08m 3∙mol -1u m =SQRT(3KT χM /N 0u 0=3×1.38E-23×(273.15+21.00)×2.71E-8/(6.023E+23×4×3.14E-7))=2.3E-23 n(n+2)=(u m /u B )2=(2.089×10-23/9.274×10-24)2=5.92154n=1.63088≈11、原始数据记录12(H 0)装样高度h=0.181m 实验温度t=27.0℃2、数据处理1、莫尔盐， M=0.39214kg∙mol -1χm =9500/(273.15+21.00)×4×3.14×10-9=4.4E-07m 3∙kg -1χM =Mχm =1.7E-07m 3∙mol -1H 1=SQRT(2(0.1024+0.0021)×0.181×9.8×0.39214/(4×3.14E-7×12.2165×1.591E-7))=0A∙m -1 H 2=SQRT(2(0.13885+0.00345)×0.181×9.8×0.39214/(4×3.14E-7×12.2165×1.591E-7))=0A∙m-12、FeSO 4∙7H 2O ，M=0.27805kg∙mol -1χM1=(0.13965+0.0021)/(0.1024+0.0021)×12.2165/ 12.6839×278.05/392.14×1.591E-7=1.6E-07m 3∙mol -1 χM2=(0.18905+0.00345)/(0.13885+0.00345)×12.2165/12.6839×278.05/392.14×1.591E-7=1.5E-07m 3∙mol -1χM =1/2(1.473+1.469)×10-7= 1.6E-07m 3∙mol -1u m =SQRT(3KT χM /N 0u 0=3×1.38E-23×(273.15+21.00)×1.472E-7/(6.023E+23×4×3.14E-7))=4.8E-23 n(n+2)=(u m /u B )2=(4.866×10-23/9.274×10-24)2=26.9671n= 4.28839≈43、K 4Fe(CN)2∙3H 2O ，M=422.39：0.42239kg∙mol -1χM1=(-0.0036+0.0021)/(0.1024+0.0021)×12.2165/11.8512 ×422.39/392.14×1.591E-7=-3E-09 χM2=(-0.00525+0.00345)/(0.13885+0.00345)×12.2165/11.8512×422.39/392.14×1.591E-7=-4E-09 χM =1/2(-2.535-2.234)×10-7=-3E-09m 3∙mol -1<0n=04、K 3Fe(CN)6，M=0.32926kg∙mol -1χM1=(0.02165+0.0021)/(0.1024+0.0021)×12.2165/12.69505×329.26/392.14×1.591E-7=4.1E-0812(H 0)χM2=(0.0289+0.00345)/(0.13885+0.00345)×12.6165/12.69505 ×329.26/392.14×1.591E-7=4.1E-08 χM =1/2(2.708+2.709)×10-8= 4.1E-08m 3∙mol -1u m =SQRT(3KT χM /N 0u 0=3×1.38E-23×(273.15+21.00)×2.71E-8/(6.023E+23×4×3.14E-7))=2.5E-23 n(n+2)=(u m /u B )2=(2.089×10-23/9.274×10-24)2=7.09137n=1.84453≈11、原始数据记录1、莫尔盐， M=0.39214kg∙mol -1χm =9500/(273.15+21.00)×4×3.14×10-9=4.4E-07m 3∙kg-1χM =Mχm =1.7E-07m 3∙mol -1H 1=SQRT(2(0.1024+0.0021)×0.181×9.8×0.39214/(4×3.14E-7×12.2165×1.591E-7))=0A∙m -1H 2=SQRT(2(0.13885+0.00345)×0.181×9.8×0.39214/(4×3.14E-7×12.2165×1.591E-7))=0A∙m-12、FeSO 4∙7H 2O ，M=0.27805kg∙mol -1χM1=(0.13965+0.0021)/(0.1024+0.0021)×12.2165/ 12.6839×278.05/392.14×1.591E-7=1.6E-07m 3∙mol -1 χM2=(0.18905+0.00345)/(0.13885+0.00345)×12.2165/12.6839×278.05/392.14×1.591E-7=1.6E-07m 3∙mol -1 χM =1/2(1.473+1.469)×10-7= 1.6E-07m 3∙mol -1u m =SQRT(3KT χM /N 0u 0=3×1.38E-23×(273.15+21.00)×1.472E-7/(6.023E+23×4×3.14E-7))=4.9E-23 n(n+2)=(u m /u B )2=(4.866×10-23/9.274×10-24)2=28.4248n=4.42446≈43、K 4Fe(CN)2∙3H 2O ，M=422.39：0.42239kg∙mol -1χM1=(-0.0036+0.0021)/(0.1024+0.0021)×12.2165/11.8512 ×422.39/392.14×1.591E-7=-3E-09 χM2=(-0.00525+0.00345)/(0.13885+0.00345)×12.2165/11.8512×422.39/392.14×1.591E-7=-3E-0912(H 0)装样高度h=0.178m 实验温度t=27.5℃χM=1/2(-2.535-2.234)×10-7=-3E-09m3∙mol-1<0n=04、K3Fe(CN)6，M=0.32926kg∙mol-1χM1=(0.02165+0.0021)/(0.1024+0.0021)×12.2165/12.69505×329.26/392.14×1.591E-7=-3E-09 χM2=(0.0289+0.00345)/(0.13885+0.00345)×12.6165/12.69505 ×329.26/392.14×1.591E-7=-2E-09 χM=1/2(2.708+2.709)×10-8=-3E-09m3∙mol-1u m=SQRT(3KTχM/N0u0=3×1.38E-23×(273.15+21.00)×2.71E-8/(6.023E+23×4×3.14E-7))=#NUM! n(n+2)=(u m/u B)2=(2.089×10-23/9.274×10-24)2=#NUM!n=#NUM!≈1J∙T-1m3∙mol-1m3∙mol-1m3∙mol-1 m3∙mol-1J∙T-1J∙T-1m3∙mol-1 m3∙mol-1m3∙mol-1 m3∙mol-1J∙T-1J∙T-1m3∙mol-1 m3∙mol-1m3∙mol-1 m3∙mol-1J∙T-1J∙T-1m3∙mol-1 m3∙mol-1m3∙mol-1 m3∙mol-1J∙T-1J∙T-1m3∙mol-1 m3∙mol-1m3∙mol-1m3∙mol-1 J∙T-1J∙T-1m3∙mol-1 m3∙mol-1m3∙mol-1 m3∙mol-1J∙T-1。
实验报告学生姓名学号专业年级、班级课程名称实验项目磁化率的测定实验类型验证设计综合实验时间年月日实验指导老师实验评分一、目的要求1．掌握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H'。
这时该物质内部的磁感应强度B为外磁场强度H与附加磁场强度H'之和：B＝H十4πI＝H十4πкH＝μH (1)式中I称为体积磁化强度，物理意义是单位体积的磁矩。
式中的к称为物质的体积磁化率、表示单位体积物质的磁化能力，是无量纲的物理量。
I 和к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 = к/ρ称为克磁化率或比磁化率。
χm = кM/ρ称为摩尔磁化率（M是物质的摩尔质量）。
这些数据都可以从实验测得，是宏观磁性质。
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，把物质分为反磁性物质、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，顺磁性物质的χm >0，而反磁性物质的χm <0。
（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。
调节电流的大小，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。
为了测量不同温度的数据，要使用变温、恒温和测温装置。
样品要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，此处磁场强度最强；另一端则在磁场强度为零处，即处在磁场强度可忽赂不计的位置。
样品在磁场中受到一个作用力。
dF = κHAdH ①式中，A表示圆柱玻璃管的截面积。
样品在空气中称量，必须考虑空气修正，即dF =(κ-κ0)HAdH ②表示空气的体积磁化率，整个样品的受力是个积分问题：F=∫(κ-κ0)HAdH = 1/2(κ-κ0)A(H2-H20) ③因H0＜＜H，且忽略κ0，则F = 1/2 κAH2④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。
实验二十八 配合物的磁化率测定一、实验目的1. 了解物质磁性与其电子结构的关系，加深对物质结构基本原理的理解；2. 掌握古埃（Gouy ）磁天平测定物质磁化率的基本原理和实验方法；3. 通过测定一些络合物的磁化率，求算其未成对电子数，判断这些分子的配键类型。
二、基本原理磁化率是物质的一种基本性质。
磁化率的测定是研究物质结构的重要方法之一，它涉及物理学及物质结构中的磁化强度、磁场强度、磁感应强度、分子磁矩等基本概念，常用于某些有机物、稀土元素化合物、配合物、金属催化剂、磁流体、自由基等体系的研究，旨在了解物质内部电子结构、化学键、构型、立体化学等信息。
（一）物质磁性与磁化率物质在外磁场的作用下，由于电子等带电体的运动，会被磁化产生一附加磁场。
物质内部的磁感应强度等于00B B B H B μ=+=+G G G G G'' （）II-28-1'B G 式中为外磁场的磁感应强度；0B G为物质磁化产生的附加磁场的磁感应强度；H G为外磁场强度；0μ72410N A π−−×⋅。
为真空磁导率，其数值等于M GH G成正比：物质的磁化可用磁化强度来描述，它与磁场强度M H χ=G G（） II-28-2χ式中为无因次量，称为物质的体积磁化率，简称磁化率，是物质的一种宏观磁性质，表示物质被磁化引起的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。
'B GM G 的关系为：与00H 'B M μχμ==G G GH （）II-28-3将上式代入（）式可得：II-28-100(1)B H χμμμ=+=G G G（）II-28-41μχ=+称为物质的（相对）磁导率。
式中来表示物质的磁性质，其定义为：m χM χ 在化学上常用质量磁化率或摩尔磁化率m χχρ=（） II-28-5M m M M χχχρ=⋅=（） II-28-6ρ、M 分别是物质的密度和摩尔质量。
实验十一磁化率的测定一、目的要求1．掌握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H'。
这时该物质内部的磁感应强度B为外磁场强度H与附加磁场强度H'之和：B＝H十H'＝H十4πχH＝μH (1)式中χ称为物质的体积磁化率、表示单位体积物质的磁化能力，是无量纲的物理量。
μ称为导磁率，与物质的磁化学性质有关。
由于历史原因，目前磁化学在文献和手册中仍多半采用静电单位(CGSE)，磁感应强度的单位用高斯(G)，它与国际单位制中的特斯拉(T)的换算关系是1T=10000G磁场强度与磁感应强度不同、是反映外磁场性质的物理量．与物质的磁化学性质无关。
习惯上采用的单位为奥斯特(oe)．它与国际单位A·m-1的换算关系为1oe＝ 1/4πX10-3 A·m-1由于真空的导磁率被定为：μ＝4π×10-7Wb·A-1·m-1，而空气的导磁率μ空≈μ0，因而1oe＝1×10-4Wb·m-2＝1×10-4T＝1G这就是说1奥斯特的磁场强度在空气介质中所产生的磁感应强度正好是1高斯，二者单位虽然不同．但在量值上是等同的。
习惯上用测磁仪器测得的"磁场强度"实际上都是指在某一介质中的磁感应强度，因而单位用高斯，测磁仪器也称为高斯计。
除χ外化学上常用单位质量磁化率χm和摩尔磁化率χM来表示物质的磁化能力：χm＝χ／ρ(2)χM＝M·χM＝M·χ／ρ(3)式中ρ和M是物质的密度（g·cm-3）和分子量，χm的单位取cm3·g-1，χM的单位取cm3·mol-1。
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。
配合物磁化率的测定实验目的：1. 掌握古埃法磁天平测定物质磁化率的基本原理和实验方法。
2. 用古埃磁天平测定FeSO4·7H2O、K4Fe（CN）6·3H2O这两种配合物的磁化率，推算其不成对电子数，从而判断其分子的配键类型。
实验原理：（1）在外磁场的作用下，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 B=B0+B‘=μ0+B’(1)式中：B0为外磁场的磁感应强度；B‘为物质磁化产生的附加磁感应强度；H为外磁场强度；μ0为真空磁导率，其数值等于4π*10^(-7)N*A-2。
物质的磁化可用磁化强度M来描述，M也是一个矢量，它与磁场强度成正比M=χ*H （2）式中：χ称为物质的体积磁化率，是物质的一种宏观磁性质。
B‘与M的关系为B‘=μ0M=χμ0H （3）将式（3）代入式（1）得B=（1+χ）μ0H=μμ0H （4）式中μ称为物质的（相对）磁导率。
化学上常用单位质量磁化率χm或摩尔磁化率χM来表示物质的磁性质，它们的定义为χm=χ/ρ（5）χM=M*χm=M*χ/ρ（6）式中：ρ为物质密度；M为物质的摩尔质量。
（2）物质的原子、分子或离子在外磁场作用下的三种磁化现象第一情况是物质本身不呈现磁性，但由于其内部的电子轨道运动，在外磁场作用下会产生拉摩进动，感应出一个诱导磁矩来，表现为一个附加磁场，磁矩的方向与外磁场相反，其磁化强度与外磁场强度成正比，并随着外磁场的消失而消失，这类物质称为逆磁性物质，其μ<1,χM<0。
第二种情况是物质的原子、分子或离子本身具有永久磁矩μm，由于热运动，永久磁矩指向各个方向的机会相同，所以该磁矩的统计值等于零。
但在外磁场作用下，永久磁矩会顺着外磁场方向排列，其磁化方向与外磁场相同，其磁化强度与外磁场强度成正比，此外物质内部的电子轨道运动也会产生拉摩进动，其磁化方向与外磁场相反。
我们称具有永久磁矩的物质为顺磁性物质。
显然，此类物质的摩尔磁化率χM是摩尔顺磁化率χμ和摩尔逆磁化率χ0之和χM=χμ+χ0 （7）但由于χμ>>|χ0|，故有χM≈χμ（8）顺磁性物质的μ>1，χM>0。
第三种情况是物质被磁化的强度与外磁场强度之间不存在正比关系，而是随外磁场强度的增加呈剧烈增加，而外磁场消失后，这种物质的磁性并不消失，呈现出滞后的现象，这类磁性物质称为铁磁性物质。
这类物质不在本实验的讨论范围。
（3）假定分子间无相互作用，根据居里定律，物质的摩尔顺磁化率χμ与永久磁矩μm之间的关系为χμ=L μm 2μ0/(3kT)≈C/T （9）式中：L 为阿伏伽德罗常数；k 为波尔兹曼常数；T 为热力学温度；C 为居里常数。
χM =χ0+L μm 2μ0/(3kT) （10）式中，χ0是由诱导磁矩产生的，它与温度的依赖关系很小。
因此χM =χ0+L μm 2μ0/(3kT) ≈L μm 2μ0/(3kT) （11）该式将物质的宏观物理性质（χM ）和其微观性质（μm ）联系起来，因此只要实验测得χM ,代入（11）就可算出永久磁矩μm 。
（4）物质的顺磁性来自与电子的自旋相联系的磁矩。
各个轨道上成对电子自旋产生的磁矩是相互抵消的，只有存在未成对电子的物质才具有永久磁矩，它在外磁场中表现出顺磁性。
物质的永久磁矩μm 和它所包含的未成对电子数n 的关系可用下式表示 μm =（n （n+2））^0.5μB （12）μB 称为波尔（Bohr ）磁子，其物理意义是单个自由电子自旋所产生的磁矩。
μB =eh/(4πm e )=9.274 078*10^(-24)A*m 2（13） 式中：h 为普朗克常数；m e 为电子质量。
（5）由实验测定物质的χM ,代入式（11）求出μm ，再根据式（12）算得未成对的电子数n ，从而可以推断物质的电子组态，判断物质的配键类型。
对于配合物，一般认为中央离子与配位原子之间的电负性相差较大，容易形成电价配合物，而电负性相差较小时，容易形成共价配合物。
电价配合物是由中央离子与配位体之间依靠静电库仑力结合起来的，以这种方式结合起来的化学键叫电价配键，这时中央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。
例如Fe 2+在自由离子状态下的外层电子组态如图1所示。
当它与6个H 2O 配位体形成络离子[Fe （H 2O ）6]2+时，中央离子Fe 2+仍然保持着上述自由离子状态下的电子组态，故此配合物是电价配合物。
共价配合物则是以中央离子的空的价电子轨道接受配位体的孤对电子以形成共价配键，这时中央离子为了尽可能多地成键，往往会发生电子重排，以腾出更多空的价电子轨道来容纳配位体的电子。
当Fe 2+与6个配体CN -形成络离子[Fe （CN ）6]4-时，Fe 2+的电子组态发生重排。
如图2所示。
Fe 2+的3d 轨道上原来未成对的电子重新配对，腾出两个3d 空轨道来，再与4s 和4p 轨道进行d 2sp 3杂化，构成以Fe 2+为中心的指向正八面体各个顶角的6个空轨道，以此来容纳6个CN -中C 原子上的孤对电子，形成6个共价配键。
（6）本实验采用古埃磁天平法测量物质的摩尔磁化率χM 。
实验仪器： 1. 仪器：古埃磁天平，装样品工具（包括研钵、角匙、小漏斗、玻璃棒），软质玻璃样品管。
2. 试剂：e*g图1图2 e*g莫尔氏盐（NH4）2SO4·FeSO4·6H2O（分析纯），FeSO4·7H2O（分析纯），K4Fe（CN）6·3H2O （分析纯）实验步骤：1. 按照古埃磁天平的操作规程开启磁天平，并记录实验温度T。
2. 调整霍尔探头的位置，使之处于磁场中心最强处具体做法是：在某一励磁电流下，拧松霍尔探头两边的有机玻璃螺丝，稍微转动探头，使特斯拉计的读数最大，此即为最佳位置。
3. 磁场两级中心处磁场强度H的测定㈠用特斯拉计测量当励磁电流处于1A、3A、5A、3A、1A时相应的磁场强度，将数据记录在表1中。
注意调节励磁电流时必须平稳缓慢，先升后降。
㈡用已知χM的莫尔氏盐标定特定励磁电流下的磁场强度①将空样品管洗净吹干，挂在勾上称量，读数W空管。
轻旋电流开关使电流表指针到0A，再依次将电流表指针调为1A、3A、5A、3A、1A，每次均称量空样品管W（I）。
毕后，将励磁电流降至零，每次仍称量空样品管，断开电源，再称一次空样品管。
计算电流在升、降过程中同样的电流值下空样品管称量的平均值，以及电流为1A、3A、5A时空样品管的质量与0A 时空样品管的质量差ΔW空管。
ΔW空管=W（I）-W（I=0）。
②向样品管内装入预先研细的莫尔氏盐，量出样品高度h（要求大于16cm），重复上述①的操作。
记录各励磁电流下样品管+样品的总质量W(I)，并由0A下样品管+样品的总质量与空样品管的质量的差计算出样品的质量W样品。
同样方法计算ΔW。
ΔW样品= W（I）-W（I=0）。
将数据记录在表2.③将样品管洗净吹干，将莫尔氏盐换成FeSO4·7H2O与K4Fe（CN）6·3H2O，重复步骤②。
数据处理：实验过程中，室温为15.0℃。
原始数据与部分处理好的数据参见表1和表2。
（1）由特斯拉计测得励磁电流I=1A、3A、5A、3A、1A时的磁场强度。
由特斯拉计直接测得的是以毫特斯拉为单位的磁感应强度B（mT）。
B=μ0H。
可以将测得的B值代替磁场强度H记录在表1。
注意：毫特斯拉与高斯的单位换算关系为1mT=10G。
磁场强度H（A/m）与磁感应强度B（特斯拉）之间的关系为：（100/4π）（A/m）×μ0=10-4T。
表1：（2）由莫尔氏盐的摩尔磁化率和实验数据标定励磁电流下的磁场强度值。
表2：由χM=9500/（T+1）*10^(-6)(cm3*g-1)可知，莫尔氏盐在温度15.0℃=288.15K的摩尔磁化率为1.289×10-8（m3·mol-1）。
根据χM=2（ΔW样品+空管-ΔW空管）gh样品M样品/(μ0W样品H2)可知H1，H3，H5分别是(A/m)，(A/m)，(A/m)（3）再按照χM =2（ΔW 样品+空管-ΔW 空管）gh 样品M 样品/(μ0W 样品H 2)计算出H 1，H 3，H 5时FeSO 4·7H 2O 与K 4Fe （CN ）6·3H 2O 的χM（4）由式χM =χ0+L μm 2μ0/(3kT) ≈L μm 2μ0/(3kT)计算FeSO 4·7H 2O 与K4Fe （CN ）6·3H 2O 分子的永久磁矩μm（5）根据式μm =（n （n+2））^0.5μB 计算FeSO 4·7H 2O 与K 4Fe （CN ）6·3H 2O 的未成对电子数n 。
数据处理步骤（4）和（5）结果见下表：（6）根据未成对电子数，讨论Fe 2+的最外层电子结构及由此构成的配键类型。
Fe 的价电子结构为3d 64s 2，Fe 2+的最外层电子结构为3d 64s 0，形成的是正八面体空间结构。
FeSO 4·7H 2O 的未成对电子n=4，所以它的最外层电子结构如图1，中央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。
当它与6个H 2O 配位体形成络离子[Fe（H 2O ）6]2+时，中央离子Fe 2+仍然保持着上述自由离子状态下的电子组态，故此配合物是电价配合物。
配键类型为电价配键。
K 4Fe （CN ）6·3H 2O 未成对电子n=0，Fe 2+与6个配体CN -形成络离子[Fe （CN ）6]4-时，Fe 2+的电子组态发生重排,它的最外层电子结构如图2。
Fe 2+的3d 轨道上原来未成对的电子重新配对，腾出两个3d 空轨道来，再与4s 和4p 轨道进行d 2sp 3杂化，构成以Fe 2+为中心的指向正八面体各个顶角的6个空轨道，以此来容纳6个CN -中C 原子上的孤对电子，形成6个共价配键。
e*g图1 图2e*g实验注意事项：1．天平称量时，必须关上磁极架外面的玻璃门，以免空气流动对称量的影响。
2．励磁电流的变化应平稳、缓慢，调节电流时不宜用力过大。
加上或去掉磁场时，勿改变永磁体在磁极架上的高低位置及磁极间矩，使样品管处于两磁极的中心位置，磁场强度前后一致。
3．装在样品管内的样品要均匀紧密、上下一致、端面平整、高度测量准确。
思考与讨论：1、试比较用高斯计和莫尔氏盐标定的相应励磁电流下的磁场强度值，并分析两者测定结果差异的原因。
答：高斯计测得的磁场强度比摩尔氏盐标定的磁场小，因为摩尔氏盐测的是磁场中心的磁场强度，高斯计测的是磁铁中心下面的磁场。
2、不同励磁电流下测得的样品摩尔磁化率是否相同？如果测量结果不同应如何解释？答：相同，摩尔磁化率是物质特征的物理性质，不会因为励磁电流的不同而变。
