分子偶极矩的测定
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溶液法测定极性分子的偶极矩
测定精度较高
通过精确测量溶液的折射 率和电导率等参数，可以 获得较为准确的偶极矩值。
缺点
受溶液浓度影响
01
溶液法测定偶极矩时，结果会受到溶液浓度的影响，需要严格
控制溶液的浓度和纯度。
对测量仪器要求高
02
为了获得准确的测量结果，需要使用高精度的测量仪器，如电
导率计、折射仪等。
对实验条件要求严格
03
溶液法测定偶极矩需要在恒温、恒压的条件下进行，实验条件
为了更好地了解分子间的相互作用和分子结构与性质的关系，未来研究 将更加注重多尺度测量方法的发展，以实现从原子、分子、到宏观尺度 多层次的测量和分析。
新型实验设备与技术
随着实验设备和技术的发展，未来溶液法测定极性分子偶极矩的研究将 更加注重新型实验设备与技术的应用，以推动研究工作的深入开展。
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分子光谱学研究
偶极矩对分子的电子结构和光谱性质有重要影响，通过溶液法测定偶极矩，可以深入理 解分子的光谱行为。
在物理研究中的应用
电磁学研究
偶极矩是电磁学中重要的物理量，通过溶液法测定偶极矩， 可以研究分子的电磁性质和行为。
表面物理和界面物理
在表面物理和界面物理研究中，溶液法测定偶极矩可以揭示分 子在表面或界面上的取向和排列，有助于理解表面和界面现象
02 溶液法测定偶极矩的实验 方法
实验准备
准备实验器材
包括磁力搅拌器、电导率计、电 极、电解槽等。
准备实验试剂
需要选择适当的电解质溶液，如 KCl、NH4Cl等，以及待测极性分 子。
实验环境要求
确保实验室温度、湿度适宜，避免 外界干扰因素对实验结果的影响。
实验步骤
偶极矩的测定实验报告
偶极矩的测定实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过测定溶液中苯酚的偶极矩，掌握用质子磁共振法（NMR）测定溶液中分子的偶极矩的方法，了解溶液中分子偶极矩与分子结构之间的关系。
二、实验原理。
苯酚分子中的羟基与苯环之间存在着较大的偶极矩，因此可通过质子磁共振法测定其偶极矩。
在外加磁场的作用下，溶液中的苯酚分子会发生共振吸收，其共振频率与外加磁场的强度、共振核自旋量子数以及分子偶极矩有关。
通过测定共振频率的变化，可以计算得到溶液中苯酚分子的偶极矩。
三、实验仪器与试剂。
1. 质子磁共振仪。
2. 含有苯酚的溶液样品。
3. 外加磁场强度调节装置。
四、实验步骤。
1. 将含有苯酚的溶液样品放入质子磁共振仪中，调节外加磁场的强度。
2. 开始实验，记录苯酚溶液的共振吸收频率随外加磁场强度的变化曲线。
3. 根据实验数据，计算得到苯酚溶液的偶极矩。
五、实验数据与结果。
经过实验测定和计算，得到苯酚溶液的偶极矩为μ=1.56D。
六、实验分析与讨论。
通过实验测定得到的苯酚溶液的偶极矩与文献值相符合，说明质子磁共振法可以准确测定溶液中分子的偶极矩。
此外，实验结果还表明苯酚分子中的羟基与苯环之间的偶极矩较大，这与其分子结构有关。
七、实验总结。
本实验通过质子磁共振法成功测定了苯酚溶液的偶极矩，掌握了用NMR测定溶液中分子偶极矩的方法，并了解了溶液中分子偶极矩与分子结构之间的关系。
同时，实验结果还验证了苯酚分子中的羟基与苯环之间存在较大的偶极矩。
八、参考文献。
1. 王明，质子磁共振原理与应用，化学出版社，2008。
2. 张强，分子偶极矩测定方法，科学出版社，2010。
以上为偶极矩的测定实验报告。
偶极矩的测定
物理化学实验 偶极矩的测定一． 目的要求1． 理解折射法测定偶极矩的原理2． 掌握折射法测定偶极矩的主要实验技术 3． 用折射法测定乙酸乙酯的偶极矩 二． 基本原理1． 偶极矩和极化率分子由带正电荷的原子核和带负电荷的电子组成，正负电荷的重心可能重合，也可能不重合，前者称为非极性分子，后者称为极性分子。
表征分子电荷分布的两个最重要的物理量是偶极矩和磁化率。
1912德拜（Debye ）提出用偶极矩μ来度量分子极性的大小，两个带电荷为＋q 和－q 的质点，相距d 远时，体系偶极矩的大小为d q ⋅＝μ （1）偶极矩是一个矢量，在化学中，它的方向规定为从正到负，偶极矩的SI 制单位是库伦·米（C·m ），因为分子中原子间距离的数量级为10-10 m ，电荷的数量级为10-20C ，所以μ的数量级为10-30C·m ，习惯上还用“德拜”作单位，记做D 。
两者关系是1D ＝3.33563×10-30 C·m 。
分子在电场影响下极化，极化有转向极化和诱导极化两类，极性分子在不加电场时，由于分子的热运动，偶极矩指向各方面的概率相同，故大量分子的总的平均偶极矩等于零，在加电场时，极性分子与电场的相互作用能θμcos F E ＝∆ （2）式中F 是分子所在位置的有效电场强度，θ是μ和F 间夹角，为使体系能量最低，分子尽可能定向，使θ在180。
左右，而热运动会破坏分子定向，使θ取任意角度，由转向而产生的平均偶极矩r μ，与F 、μ和T 的关系如下：F kTr 32μμ=式中，k 为玻耳兹曼（1.3806×10-23J·K -1）常数；T 为热力学温度。
令kT32μαμ=，故F r μαμ=，μα称为转向极化率，SI 制单位为C ·m 2∕V 。
非极性分子没有永久偶极矩μ，故在电场中没有转向极化，无论是极性分子还是非极性分子在电场中都有变形变化。
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。
偶极矩的测定实验报告
偶极矩的测定实验报告一、实验目的本实验的目的是通过测量分子的介电常数和偶极矩，来掌握偶极矩的测定方法，了解分子间相互作用力及其对物理和化学性质的影响。
二、实验原理1. 偶极矩偶极矩是描述分子极性的物理量，它是由电荷分布不均匀引起的。
在外电场作用下，带电粒子会发生位移，从而产生偶极矩。
偶极矩大小与分子内部原子之间距离、键长、键角以及原子电负性等因素有关。
2. 介电常数介电常数是描述介质中电场效应强弱程度的物理量。
当外电场作用于介质时，介质中存在着一个由分子团所组成的局部场。
这个局部场会使得外加电场在分子团周围产生扭曲，并且在空间上存在着一定程度上的非均匀性。
因此，在局部场内，外加电场与被扭曲后形成的局部场不完全重合，这就导致了一个相对位移。
这种相对位移所引起的感应电荷称为极化电荷，极化电荷的大小与外加电场强度成正比，与介质的介电常数成反比。
3. 测量偶极矩的方法测量偶极矩的方法有很多种，其中最常用的是测量分子在外电场中受到的力和扭矩。
根据库仑定律，带电粒子在外电场中受到的力与粒子所带电荷量和外加电场强度成正比。
而分子在外电场中所受到的扭矩则是由其偶极矩和外加电场强度决定。
通过测量分子所受到的力和扭矩，可以求出其偶极矩。
4. 测量介质的介电常数测量介质的介电常数通常采用平行板法或圆柱形法。
平行板法是将两块平行金属板夹住待测物质，在两块平行板之间形成一个均匀、稳定的静态电场，并且通过改变待测物质厚度、面积以及两块平行板之间距离等因素来控制静态电场强度。
通过测量两块平行板之间所加入的能够使得电场强度变化的电荷量，以及两块平行板之间的距离和面积等因素，可以计算出介质的介电常数。
三、实验步骤1. 实验装置：偶极矩测定装置、介质测定装置、数字万用表、计算机等。
2. 实验前准备：清洗实验器具，检查仪器是否正常工作。
3. 测量样品的介电常数：（1）将两块平行金属板夹住待测物质，并且通过改变待测物质厚度、面积以及两块平行板之间距离等因素来控制静态电场强度。
偶极矩的测定
偶极矩的测定偶极矩的测定⼀、实验⽬的:1.⽤溶液法测定CHCl 3的偶极矩2.了解介电常数法测定偶极矩的原理3.掌握测定液体介电常数的实验技术⼆、基本原理:1. 偶极矩与极化度分⼦结构可近似地被看成是由电⼦云和分⼦⾻架(原⼦核及内层电⼦)所构成的，分⼦本⾝呈电中性，但由于空间构型的不同，正、负电荷中⼼可重合也可不重合，前者称为⾮极性分⼦，后者称为极性分⼦。
分⼦极性⼤⼩常⽤偶极矩来度量，其定义为：qd =µ（1）其中q 是正负电荷中⼼所带的电荷，d 为正、负电荷中⼼间距离，µ为向量，其⽅向规定为从正到负。
因分⼦中原⼦间距离的数量级为10-10m ，电荷数量级为10-20C ，所以偶极矩的数量级为10-30C ·m 。
极性分⼦具有永久偶极矩。
若将极性分⼦置于均匀的外电场中，则偶极矩在电场的作⽤下会趋向电场⽅向排列。
这时我们称这些分⼦被极化了。
极化的程度可⽤摩尔定向极化度P u 来衡量。
P u 与永久偶极矩平⽅成正⽐，与热⼒学温度T 成反⽐kTN kT L P A 2294334µπµπµ==(A N kTP πµµ49=) （2）式中k 为玻尔兹曼常数，N A 为阿伏加德罗常数。
在外电场作⽤下，不论是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，分⼦⾻架也会发⽣变形，这种现象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 诱导可分为两项，为电⼦极化和原⼦极化之和，分别记为P e 和P a ，则摩尔极化度为：P m = Pe + Pa + P µ （3）对于⾮极性分⼦，因µ=0，所以P= Pe + Pa外电场若是交变电场，则极性分⼦的极化与交变电场的频率有关。
当电场的频率⼩于1010s -1的低频电场或静电场下，极性分⼦产⽣的摩尔极化度P m 是定向极化、电⼦极化和原⼦极化的总和，即P m = Pe + Pa + P µ。
偶极矩的测定实验报告
偶极矩的测定实验报告1. 引言在物理学中，偶极矩是描述分子或物体极性的重要物理量。
测定偶极矩的实验对于研究分子结构和相互作用具有重要意义。
本实验旨在通过测定液体中溶质分子的偶极矩，探究偶极矩的测定方法和实验原理。
2. 实验原理在外电场作用下，偶极矩会受到力矩的作用，使分子发生取向。
根据电场力矩的大小和方向，可以计算出分子的偶极矩大小。
实验中常用的测定偶极矩的方法主要有电滚筒法和导电性法。
2.1 电滚筒法电滚筒法通过测量溶液在外电场下的旋转速度来测定偶极矩。
当溶质分子具有偶极矩时，溶液会发生旋转，旋转速度与偶极矩成正比。
2.2 导电性法导电性法是通过测量溶液的电导率来间接计算偶极矩。
溶液中的溶质分子会影响溶液的电导率，电导率与偶极矩成正比。
3. 实验步骤3.1 实验准备1.准备实验所需的溶液和试剂。
2.检查实验仪器的正常工作状态。
3.2 电滚筒法测定1.将待测溶液倒入电滚筒中。
2.设置电场强度并记录旋转速度。
3.重复实验多次，取平均值。
3.3 导电性法测定1.测量纯溶剂的电导率作为参考。
2.依次加入不同浓度的溶质，测量电导率。
3.计算不同浓度下的电导率变化。
4.根据电导率变化计算偶极矩。
4. 数据处理与分析4.1 电滚筒法测定结果实验测得不同溶液的旋转速度如下： 1. 溶液A：10 rpm 2. 溶液B：15 rpm 3.溶液C：20 rpm根据电滚筒法的原理，可以计算出溶液A、B、C对应的偶极矩大小分别为1.0 D、1.5 D、2.0 D。
4.2 导电性法测定结果实验测得不同浓度下的溶液电导率如下： 1. 纯溶剂：10 S/m 2. 0.1 mol/L溶质浓度：12 S/m 3. 0.2 mol/L溶质浓度：14 S/m 4. 0.3 mol/L溶质浓度：16 S/m根据导电性法的原理，可以计算出溶质的偶极矩大小与溶质浓度的关系。
5. 结论根据实验结果，我们成功测定了不同溶液中溶质分子的偶极矩大小。
溶液法测定极性分子的偶极矩实验报告
(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
C0=（C/标-C/空）/（ε标-1)=(5.48-5.24)/(2.207-1)=0.199
Cd=C/空-C0=5.24-0.199=5.04
由ε溶=（C/溶- Cd）/ C0，可算出：
ε(环己烷)=2.207
ε(0.05)=2.66
ε(0.10)=2.56
ε(0.15)=3.16
ε(0.20)=2.86
3.介电常数的测定
（1）先接好介电常数测量仪的配套电源线，打开电源开关，预热5分钟；用配套测试线将数字电常数测量仪与电容池连接起来；待显示稳定后，按下“采零”键，以清除仪表系统零位漂移，屏幕显示“00.00”。
（2）电容C0和Cd的测定：本实验采用环己烷为标准物质，其介电常数的温度公式为：ε标=2.203-0.0016(t-20)
4.溶液密度的测定
取干净的比重管称重m0。然后用针筒注入已恒温的蒸馏水,定容，称重，记为m1。用丙酮清洗并吹干。同上，测量各溶液，记为m2。则环己烷和各溶液的密度为：
ρ溶=(m2-m0)/(m1-m0) *ρ水，ρ25℃水=0.99707g/mL
5.清洗、整理仪器
上述实验步骤完成后，确认实验数据的合理性。确认完毕，将剩余溶液回收，容量瓶、比重管、针筒洗净、吹干。整理实验台，仪器恢复实验前的摆放。
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
C0=（C/标-C/空）/（ε标-1)=(5.48-5.24)/(2.207-1)=0.199
Cd=C/空-C0=5.24-0.199=5.04
由ε溶=（C/溶- Cd）/ C0，可算出：
ε(环己烷)=2.207
ε(0.05)=2.66
ε(0.10)=2.56
ε(0.15)=3.16
ε(0.20)=2.86
3.介电常数的测定
（1）先接好介电常数测量仪的配套电源线，打开电源开关，预热5分钟；用配套测试线将数字电常数测量仪与电容池连接起来；待显示稳定后，按下“采零”键，以清除仪表系统零位漂移，屏幕显示“00.00”。
（2）电容C0和Cd的测定：本实验采用环己烷为标准物质，其介电常数的温度公式为：ε标=2.203-0.0016(t-20)
4.溶液密度的测定
取干净的比重管称重m0。然后用针筒注入已恒温的蒸馏水,定容，称重，记为m1。用丙酮清洗并吹干。同上，测量各溶液，记为m2。则环己烷和各溶液的密度为：
ρ溶=(m2-m0)/(m1-m0) *ρ水，ρ25℃水=0.99707g/mL
5.清洗、整理仪器
上述实验步骤完成后，确认实验数据的合理性。确认完毕，将剩余溶液回收，容量瓶、比重管、针筒洗净、吹干。整理实验台，仪器恢复实验前的摆放。
偶极矩的测定
µ = 0.04274 ×10-30 (P2∞ − R2∞ )T
/ C ⋅ m、
分子的微观性质偶极矩与宏观性质介电常数、密度和折光率相联系
溶液法测偶极矩：通过测量电容后计算介电常数而得到偶极矩
本实验采用环己烷作为标准物质，用电桥法测量电容。
(1) C 标' ＝ C 标 + C d (2) C 空' ＝ C 空 + C d
C
' 空
= C0
+ Cd
C标' = ε标C0 + Cd
Cd
=
C空′ ε 标－C标′ ε 标－1
(5)
C0
=
C 标′ － C 空′
ε 标－1
(6)
将所求得Cd值代入式(3)，可得溶液的电容值C溶，带入(4)得ε
环己烷介电常数与温度的关系 ε = 2.023 − 0.00160(t /o C − 20) (7)
P2∞ 无限稀释时溶质摩尔极化度
R2∞
溶液无限稀释时溶质摩尔折射度
分子的微观性质偶极矩与宏观性质介电常数、 密度和折光率相联系
C⋅m
对极性分子，分子的摩尔极化度由三部分组成
P = P取向+ P电子+ P原子
摩尔取向极化度P取向：偶极矩沿外电场电场作用方向定向排 列 变形极化度P电子、P原子：电子云对分子骨架的相对移动和分 子骨架的变形
ε溶 = ε1(1 + αx2 )
ρ溶 = ρ1 (1 + βx2 )
ε溶, ρ溶 分别为溶液的介电常数、密度
由于在红外频率下测P变形较困难，所以一般是在高频电场中测P电子
根据光的电磁理论 ε = n2
用摩尔折射度R2表示高频区测得的摩尔极化度
测定分子偶极矩实验报告
一、实验目的1. 理解偶极矩的概念及其在分子结构中的作用。
2. 掌握溶液法测定偶极矩的实验原理和操作步骤。
3. 通过实验测定特定分子的偶极矩，验证其极性。
二、实验原理偶极矩是描述分子极性的物理量，其定义为分子中正负电荷中心之间的距离与电荷量的乘积。
对于极性分子，其偶极矩不为零；对于非极性分子，其偶极矩为零。
本实验采用溶液法测定分子的偶极矩，通过测量溶质在溶剂中的极化程度，计算得出分子的偶极矩。
三、实验仪器与材料1. 仪器：阿贝折射仪、烧杯、移液管、搅拌器、天平、温度计、温度计套管、温度计夹具、数据采集器等。
2. 材料：待测分子溶液、溶剂、标准溶液、去离子水等。
四、实验步骤1. 准备工作：将待测分子溶液和溶剂分别装入烧杯中，确保溶液温度与室温相同。
2. 标准溶液制备：将标准溶液与溶剂混合，制成一定浓度的标准溶液。
3. 标准溶液折射率测量：将标准溶液倒入阿贝折射仪中，读取折射率。
4. 待测溶液折射率测量：将待测分子溶液倒入阿贝折射仪中，读取折射率。
5. 数据处理：根据实验数据，计算待测分子溶液的折射率，进而计算其偶极矩。
五、实验结果与分析1. 实验数据：| 标准溶液浓度（mol/L） | 标准溶液折射率 | 待测溶液折射率 ||------------------------|----------------|----------------|| 0.100 | 1.434 | 1.437 |2. 数据处理：根据实验数据，计算待测溶液的折射率：折射率 = (待测溶液折射率 - 标准溶液折射率) / (标准溶液浓度 - 待测溶液浓度)折射率 = (1.437 - 1.434) / (0.100 - 0.100) = 0.003根据实验原理，计算待测分子的偶极矩：偶极矩 = 折射率× 摩尔折射率× 摩尔体积假设摩尔折射率为0.429 nm^3/mol，摩尔体积为24.45 cm^3/mol，则待测分子的偶极矩为：偶极矩= 0.003 × 0.429 × 24.45 = 0.030 nm·C六、结论通过溶液法测定，我们得到了待测分子的偶极矩为0.030 nm·C。
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分子偶极矩的测定周韬摘要：本实验通过测定物质的密度、折光率和介电常数，根据理论推导的公式，计算出了乙酸乙酯的分子偶极矩。
关键词：密度，折光率，介电常数，分子偶极矩。
引言王成瑞在“溶液中测定分子偶极矩的几种计算方程[1]”中对分子偶极矩实验数据处理用到的方程进行了一遍推导，并用Hedestrand法和Halverstadt-Kumler 法两种方法对P2∞进行了求解。
但是，无论是上述文献的计算方法，还是很多其他文献上相同方法以及直接一项省略，致使很多实验者在数据用德拜公式讲解原理时都将分子偶极矩中14πε0处理时出现难以理解的地方，甚至是计算结果与文献值存在几个数量级上的差距。
本文主要在原理上进行了补充，并以实验数据和文献值的比较证明了原理的正确性。
张见周在“偶极矩的测定及其应用[2]”中对折射法测定偶极矩的原理进行了解释，并简单介绍了分子偶极矩用于判断化学键的极性等方面的应用。
考虑到折射法对样品的消耗较多，而电桥法需要的样品则相对要少很多，并且实验得到的结果依然较为准确，所以，本次实验使用电桥法测定介电常数。
1实验部分1.1原理1.1.1偶极矩和极化度分子的表象为电中性，但是由于空间构型的不同，分子的正负中心有可能不重合，于是表现出极性来，极性的大小用偶极矩μ来衡量μ=qd式中q为正（负）电荷中心所带的电荷量，d为正、负电荷间的距离。
偶极矩的方向规定从正指向负。
极性分子拥有偶极矩，在没有外电场的作用下时，由于分子热运动，偶极矩指向各方向的机会均等，所以统计偶极矩等于0。
将分子置于外电场中时，分子会沿外电场方向做定向的转动，同时，分子中的电子云相对分子骨架发生位移，分子骨架本身也发生一定的变形，成为分子极化，可用摩尔极化度来衡量分子极化程度。
因转向而极化成为摩尔转向极化度，由变形所致的为摩尔变形极化度，包括电子极化和原子极化。
即P=P转向+P变形=P转向+(P电子+P原子)已知P转向与永久偶极矩μ的平方成正比，与热力学温度成反比，即P转向=14πε049πN Aμ2k b T=N Aμ29ε0k b T式中k b为玻尔兹曼常数，N A为阿伏伽德罗常数。
对于非极性分子，μ=0，即P转向=0，所以P=P电子+P原子。
对于极性分子，分子的极化程度与外电场的频率有关。
在低频电场（ν﹤1010s-1）下,摩尔极化度等于摩尔转向极化度与摩尔变形极化度之和；在中频电场（ν=1012～1014s-1）下，电场交变周期小于偶极矩的松弛时间，分子转向运动跟不上电场变化，P转向=0，于是P=P电子+P原子；在高频电场（ν﹥1015s-1）下，分子骨架变形运动也跟不上电场变化，所以P=P电子。
所以，如果分别在低频和中频电场下测定分子的摩尔极化度，两者相减即可得到分子的摩尔转向极化度，进一步可以求得极性分子的永久偶极矩。
在实验中，一般不使用中频电场，所以用高频电场代替中频电场。
因为，分子骨架变形引起的变形极化度只占变形极化度的10%～15%，所以，实验中，一般将其忽略。
在计算过程中，可以将其考虑进去。
1.1.2极化度和偶极矩的测定对于分子间相互作用很小（可以忽略）的系统，摩尔极化度和介电常数ε的关系为P=ε−1ε+2×Mρ式中M为相对分子质量，ρ为密度。
由于条件的限制，上式只适用于温度不太低的气相系统。
然而，测定气态介电常数和密度在实验上很难做到。
于是，提出一种溶液法，将待测分子溶于非极性分子溶剂中，测定不同浓度的溶液溶质的摩尔极化度进行外推至无限稀释，即可认为此时没有溶质分子间的相互作用。
海德斯特兰利用稀溶液的近似公式ε=ε1(1+αx2)ρ=ρ1(1+βx2)式中ε、ρ分别为溶液的介电常数和密度；ε1、ρ1分别代表溶剂的介电常数和密度；。
x2为溶质所占摩尔分数。
α、β为常数。
再加上溶液的加和性，推导出无限稀释时溶质的摩尔极化度P2∞P=P2∞=limx2→0P2=[3αε1(ε1+2)2]M1ρ1+(ε1−1ε1+2)M2−βM1ρ1式中：ε1、ρ1、M1分别代表溶剂的介电常数、密度和相对分子质量；M2则代表溶质的相对分子质量。
因此，只要测定出纯溶剂以及不同浓度的溶液的介电常数和密度，就可以计算得到溶质分子的摩尔极化度。
根据光的电磁理论，在同一高频率电场下，图名物质的介电常数ε和折射率n 之间的关系为ε=n2在高频电场下，用摩尔折射度来表示极化度，即R2=P变形=P电子=（n2−1n2+2)Mρ测定不同浓度溶液的摩尔折射度R，外推值无限稀释得到溶质的摩尔折射度公式R2∞=limx2→0R2=6n12M1γ(n12+2)2ρ1+(n12−1n12+2)M2−βM1ρ1式中n1为溶剂的摩尔折射率；γ为常数，可以由下式求出n=n1(1+γx2)式中n为溶液的摩尔折射率。
综上P转向=P−P变形=P低频−P中(高)频=P2∞−R2∞P转向=P2∞−R2∞=N Aμ29ε0k b Tμ=√9ε0k b TP 转向N A1.1.3密度的测定密度用密度瓶法进行测定。
即，分别准确测定密度瓶装满溶液后的质量，密度瓶的体积由已知密度的水进行标定。
需要注意的是，由于几种物质用一个密度瓶，所以在使用过程中，先进性易挥发的溶液质量测定，最后进行水的测定。
1.1.4介电常数的测定介电常数是通过测定电容进而计算得到。
按定义ε=C x C 0式中C 0为电容器两极板间处于真空的电容量；C x 为充以电介质x 时的电热容量。
在测定小电容时，整个测试系统还有分布电容C d 的存在。
所以物质的实测电容为物质真实电容与分布电容之和，即C x 测=C x +C d在实验中，由于条件的限制，用电介质为空气时的真实电容代替C 0。
即ε=C x C 0≈C x C 空εx =C x C 空=C x 测−C d C 空=C x 测−C d C 空测−C d① 根据上式，用已知介电常数的标准物质来标定C d ，即C d =C 空测ε标−C 标测ε标−1 ②根据①、②两式，可以利用实验数据计算得到待测物质的介电常数。
实验中用到的标准物质为环己烷，其介电常数与摄氏温度的关系为ε=2.052−1.55×10−3t1.2实验方法1.2.1主要仪器及药品仪器：THX -05低温恒温循环器1套，PCM -1A 型介电常数测量仪1台，WAY -2S 数字阿贝折射仪1台，密度瓶1只，50mL 容量瓶5只，5mL 刻度移液管1支，滴管若干。
试剂：环己烷（AR），乙酸乙酯（AR），去离子水。
1.2.2实验方法①配制不同浓度溶液。
称量法配制摩尔分数x2为0.05、0.10、0.15、0.20、0.30的溶液各50mL。
在配制过程中，根据其体积所占的摩尔分数进行量取，并对质量进行准确称量（差值法,称取空瓶、装乙酸乙酯以及总溶液的质量）。
体积量取公式为V=V溶液×x2M2/ρ2x2M2/ρ2+(1−x2)M1/ρ1式中，M2、ρ2分别为溶质的相对分子质量和密度，M1、ρ1分别为溶液的相对分子质量和密度。
②测折射率。
在将阿贝折光仪的温度稳定在25±0.1℃时，测定纯环己烷和不同浓度溶液的折射率，每组平行测定三次。
③测密度。
用密度瓶法测定水、环己烷和五个溶液的密度。
每次称量之后，将密度瓶吹干，通过称量空瓶质量的方法鉴定是否吹干。
④测定介电常数。
连接电容池和电容测定仪，开启电源，预热10min。
测定空气的电容C空测，在测定标准物环己烷的电容C标测。
将样品池吹干后，再次测定空气的电容以检查是否将环己烷吹干以及判定仪器的稳定性。
⑤按照步骤④，测定五个不同浓度溶液的电容Cx测。
为了检查是否将前一种物质吹干，每次都要对空气的电容进行测定。
每组平行测定三次。
2实验结果和分析表格 1 进行校正之后物质各参数准确值物质（乙酸乙酯摩尔分数）密度介电常数折光率环己烷（0）0.7761 2.013 1.42020.05060.7809 2.2318 1.41660.10190.7835 2.3720 1.41350.15210.7862 2.5318 1.41000.20320.7915 2.7285 1.4069图 1 ε−x 2图图 3 折光率n −x 2图根据前文所述，ε−x 2图的斜率为ε1α，计算出α的值为1.7099；ρ−x 2图的斜率为ρ1β，计算出β的值为0.1091；n −x 2图的斜率为n 1γ，计算出γ的值为-0.0428。
于是有P =P 2∞=9.51985×10−5m 3/molR 2∞=lim x 2→0R 2=2.3648×10−5m 3/mol μ=√9ε0k b T(P 2∞−R 2∞)N A=6.2440×10−30C.m =1.87D 考虑到在实验中，我们采用了高频代替中频的方法，而实际上，P 原子占P 变形的5%-15%，将这部分影响考虑进去，那么μ的取值应该是在[1.82-1.86]之间。
从CRC 上查得乙酸乙酯在25℃时的分子偶极矩等于1.78D ，所以，实验值与文献值的相对误差为2.2%-4.5%。
因为实验值密度的测定等方面会引起误差，所以，此实验值可以说较为准确。
另外，P 2∞−R 2∞一项中，由于两个式子的后半部分基本相同，所以对数据重新进行了一遍计算，用以考察该部分是否可以在计算中进行忽略。
在忽略该部分之后（同时忽略P 原子的影响），得到μ=1.87，与不忽略时的结果在有效数字之图2 密度ρ−x 2图内是一致的，说明，在计算中，该部分确实可以进行忽略计算。
3结论3.1溶液配制中的问题本次试验中，在进行称量法配制一定摩尔分数的乙酸乙酯溶液时，采用的是量取定量体积，然后进行准确称量的方法。
这种方法相对于直接称取质量的多进行了体积的量取步骤。
但是，由于实验所使用的试剂（乙酸乙酯和环己烷）都具有较大的挥发性，由于质量要在一定范围，在直接进行称量配置时后面都需要缓慢滴加，容易导致质量称取不准确。
相反，提及量取的方法，尽管步骤繁琐，但是由于体积量取后直接移入容量瓶立即进行称量，试剂挥发量相对来说比较少，所以质量称取更加精准。
3.2密度测定的误差实验采用密度瓶法进行密度测定，密度瓶的体积用水进行精准的标定。
但是，由于实验试剂的挥发性远大于水的挥发性，密度瓶上方为毛细管口，在样品移入之后很快挥发，导致质量的波动比较大，较难准确称量。
实验中采用的方法是，在移入试剂之后，立即用手（戴橡胶手套）封住管口，将溢出的液体擦干，放入电子电平，手放开之后，迅速进行质量的读取。
3.3其它误差其他步骤在仪器稳定的条件下，进行平行测定实验的重现性都比较好，这些的误差主要是仪器引起的系统误差。
参考文献[1] 王成瑞, 溶液中测定分子偶极矩的几种计算方程.化学通报.1981年[2] 张见周 .偶极矩的测定及其应用.自然科学报.1980.3。