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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。
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。
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。
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。
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。
配合物磁化率的测定实验报告标题：配合物磁化率的测定实验报告摘要：本实验通过测定配合物的磁化率，探究了其磁性质，并通过实验数据进行分析和比较。
实验结果表明，不同配合物的磁化率具有显著差异，且与其结构和组成成分密切相关。
引言：配合物磁性质的研究对于理解配合物的内部结构、电子状态以及相互作用有着重要意义。
磁化率是描述物质对外磁场响应能力的物理量，可以通过实验测定来获得。
本实验旨在通过测定不同配合物的磁化率，了解其磁性质以及与其结构和组成成分之间的关系。
实验部分：1. 实验仪器与试剂：本实验使用了磁化率测定仪、配合物样品（A、B、C）等。
2. 实验步骤：a. 按照磁化率测定仪的操作说明，将配合物样品分别放入磁化率测定仪中进行测量。
b. 记录每次测量的磁化率数值，并计算其平均值。
结果与讨论：1. 实验数据记录：配合物A的磁化率为x A；配合物B的磁化率为x B；配合物C的磁化率为x C。
2. 实验结果分析：a. 根据实验数据，计算出每个配合物的磁化率平均值，得到x A 平均、x B 平均和x C 平均。
b. 比较并分析各配合物的磁化率数据，在不同配合物之间是否存在显著差异。
c. 根据配合物的结构和组成成分，解释不同配合物磁化率差异的原因，并验证实验结果的合理性。
结论：通过本实验的测定与分析，我们得出以下结论：1. 不同配合物的磁化率具有明显差异，且与其结构和组成成分密切相关。
2. 本实验的测定结果与理论预期相符，证明了所得结果的可靠性。
致谢：感谢实验中的师兄师姐和同学们对本实验的支持和帮助。
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。
的单位是。
m χ31m mol −⋅31m kg −⋅式中的单位是，M χ（二）分子磁矩与磁化率物质的磁性与组成物质的原子、分子或离子的微观结构有关，物质在外磁场作用下的磁化现象有三种：m μ第一种，物质的原子、离子或分子中没有自旋未成对的电子，这类物质分子磁矩= 0，本身并不呈现磁性。
当它受到外磁场作用时，其内部的电子轨道运动会产生拉摩进动（1900年，英国科学家拉摩提出，在外磁场作用下，电子除自旋运动和轨道运动外，还会受到磁场产生的力矩的作用而作拉摩进动），相应产生一种与外磁场方向相反的感应磁矩。
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，这种物质称为反磁性（或逆磁性）物质，如 Hg 、Cu 、Bi 等，其1μ<。
0M χ<，m μ第二种，当物质的原子、离子或分子有未成对电子存在时，物质就具有永久磁矩。
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。
在外磁场的作用下，一方面永久磁矩会顺着外磁场的方向排列（其磁化方向与外磁场相同，磁化强度与外磁场强度成正比），表现为顺磁性；另一方面，其内部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，表现为逆磁性。
此类物质的摩尔磁化率M χ是上述两部分贡献之和，即摩尔顺磁化率之和：χ逆χ顺和摩尔逆磁化率 M χχχ=+顺逆 （） II-28-7χχ 顺逆1μ>M χχ=顺，故，，可作近似处理认为对于顺磁性物质，0M χ>。
对于逆磁性物质，则只有χ逆M χχ=逆。
，所以它的 第三种，物质被磁化的强度与外磁场强度不存在正比关系，而是随着外磁场强度的增加而剧烈增加；当外磁场消失后，它的附加磁场，并不立即随之消失，呈现出滞后现象。
这种物质称为铁磁性物质。
磁化率是物质的宏观性质，分子磁矩是物质的微观性质。
假定分子之间无相互作用，用统计力学的方法可以得到摩尔顺磁化率间的定量关系m μχ顺和分子永久磁矩203m L C kT Tμμχ==顺 （）II-28-8式中L 为阿佛加德罗常数；为玻尔兹曼常数；T 为热力学温度，C 为居里常数。
物质的摩尔顺磁化率与热力学温度成反比这一关系，称为居里（P. Curie ）定律，是居里首先在实验中发现的。
k χ逆是由诱导磁矩产生的，它随温度的变化极小，而且物质的摩尔逆磁化率χχ 顺逆，因此具有永久磁矩的物质其摩尔磁化率M χ与磁矩之间的关系为：203m M L kTμμχχχχ=+≈=顺顺逆 （）II-28-9m μM χM χ该式将宏观摩尔磁化率和微观分子永久磁矩联系起来了，所以实验只要测得，便可求算出。
m μ（三）永久磁矩与未成对电子数物质的永久磁矩与物质的未成对电子数的关系为：n m μm μμ= （II ）-28-10 B μ式中为玻尔(Bohr)磁子，是磁矩的自然单位，其物理意义是单个自由电子自旋产生的磁矩：2429.27407810 A m 4B eehm μπ−==×⋅ （II ） -28-11式中为普朗克常数；为电子质量。
h m e m μ 实验上只要测得M χ，即可求出，进而算出未成对电子数。
这对于研究某些原子或离子的电子组态，以及判断配合物分子的配键类型是很有意义的。
（四）磁化率与分子结构通常将配合物分为电价配合物和共价配合物两种。
电价配合物中，中心离子仍保持自由离子的电子结构，不受配体的影响，以静电库仑力结合形成电价配键。
共价配合物中，中心离子空的价轨道接受配体的孤对电子形成共价配键，中心离子往往会发生电子重排以腾出更多的空轨道来接受电子，常形成低自旋配合物。
例如，Fe 2+自由离子的价电子组态为3d 64s 04p 0，6个d 电子分占不同的轨道形成高自旋，未成对电子数为4。
当它与6个H 2O 配体形成配合物[Fe(H 2O)6]2+时，由于水具有相当大的偶极矩，与中心Fe 2+离子以库仑静电引力结合形成电价配合物。
电价配键不需中心离子腾出空轨道，Fe 2+离子仍保持自由离子的价电子组态，如图I 所示。
I-28-1图II- Fe 2+28-1自由离子的外层电子组态示意图当Fe 2+离子与6个CN - 配体形成配合物 [Fe(CN)6]4- 时，Fe 2+离子的价电子组态发生重排，如图所示。
Fe 2+II-28-2离子3d 轨道上的电子重排配对，腾出两个3d 空轨道，与4s 和4p 轨道进行d 2sp 3杂化，形成6个空的杂化轨道来容纳6个CN - 配体中C 原子上的孤对电子，形成6个共价配键。
此时中心Fe 0m μ=2+离子未成对电子数为0，配合物的。
图 Fe 2+II-28-2离子外层电子组态重排示意图一般认为中心离子与配位原子之间的电负性相差很大时，容易形成电价配键，而电负性相差很小时，易生成共价配键。
测定配合物的磁矩是判别电价配键和共价配键的主要方法，但有时两者形成的配合物含有相同的未成对电子数，就不能适用。
如Zn 2+自由离子的价电子组态为3d 104s 04p 0，未成对电子数为零，它的共价配合物如Zn(CN)42-、Zn(NH 3)42+2+等和电价配合物如Zn(H 2O)4等，其磁矩均为零。
所以对Zn 2+来说，就无法用测定磁矩的方法来判别其配位键的性质。
（五）磁化率的测定M χM χ 本实验用古埃(Gouy)磁天平法测定物质的摩尔磁化率。
古埃磁天平的原理和的测定方法见本书第四部分“物理化学实验常用仪器及技术”第9节的“古埃磁天平”。
三、仪器与试剂FD-FM-A 古埃磁天平（上海复旦天欣科教仪器有限公司） 1台 软质玻璃样品管1支 清洁工具（长铁丝、棉花） 装样工具（包括研钵、角匙、小漏斗、玻棒、软垫、直尺）莫尔氏盐(NH 4)2SO 4·FeSO 4·6H 2O (分析纯) K 4Fe(CN)6·3H 2O (分析纯) FeSO 4·7H 2O (分析纯)四、实验步骤（一）具体操作方法1. 未接通电源时，将励磁电流旋钮左旋至最小。
2. 接通电源，将电流缓慢调到 2～3 A ，预热五分钟。
3. 磁场两极中心处磁感应强度 B 的测定：(1) 调节励磁电流值为零，旋转毫特斯垃计读数旋钮，使其显示值为零。
(2) 将励磁电流调至任意值（不要超过 10 A ），霍尔探头放在磁天平下方线圈中间，探头平面垂直于磁场方向。
上下左右调节其位置，使毫特斯拉计的读数显示最大后将其固定，此乃探头最佳位置。
若特斯拉计为负，只须将探头转动 180°。
(3) 调节励磁电流值分别为 I 、I 12，从毫特斯拉计表中读取相应电流下的磁感应强度 B 值。
将电流增大至 I 3 后直接又返回到 I 2 和 I 1（建议使用 I 1 ＝ 5 A ，I 2 ＝ 8 A ，I 3 ＝ 9 A ，不要超过 10 A ），再次分别读取磁感应强度值。
4. 摩尔磁化率的测定：(1) 将各药品分别研细，放在干燥器中备用。
(2) 调节天平零点，取洁净、干燥的空样品管挂在磁天平的挂钩上，调节细线的长度使样品管的底部与霍尔探头齐平，然后取出霍尔探头。
调节励磁电流值为零，迅速准确称取空管的质量。
(3) 缓慢调节电流升至 I 1，称取空管的质量；增大电流至 I 2，同法称取空管的质量；继续增大电流至 I 3，不必称重，返回 I 2 再次称重；再返回 I 1 称重；最后使电流回零称重，完成一次循环。
(4) 按照上述方法，再做一次循环称重。
(5) 由 I = I i 和 I = 0 A 时测得的空管质量平均值，求 I = I i 下空管质量的变化：iI m Δ空管,i i I I m m m Δ=−空管,空管,空管,0A i(6) 将电流由小变大，再由大变小的测定方法是为了消除磁场的剩磁现象带来的影响。
(7) 用莫尔氏盐标定磁场强度。
将莫尔氏盐通过小漏斗装入样品管内，装样时可不断将样品管底部轻击软垫，使样品均匀填实（装入15～16 cm ），用直尺准确测量样品高度 h 。
然后使电流以 0→I 1→I 2→I 3→I 2→I 1→0 顺序变化，以同样方法循环两次，称量莫尔氏盐加空管的质量，求值。
测量完毕，将样品倒回药品瓶放回干燥器中，可重复使用。
样品管洗净、干燥，或用铁丝缠上棉花擦干净备用。
I m +Δ莫尔氏盐空管,(8) 同样方法测 FeSO 4·7H 2O 和 K 4Fe(CN)6·3H 2O 样品。
(9) 测量完毕后，先将电位器逐渐调节到零，然后再关闭电源开关，以防反电动势将晶体管击穿。
（二）注意事项1. 实验过程中应保证冷却水畅通，以防线圈过热。
2. 严禁在负载时突然切断电源。
3. 励磁电流的升降应平稳、缓慢，以防损坏仪器。
4. 样品管在两磁极之间，其底部与磁极中心线齐平。
