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实验十六 磁化率的测定1． 摘要磁化率的测定是一个经典的磁学测量方法。
1889年Gouy [1]建立了在均匀磁场中测量磁化率的古埃法，1964年Mulay [2]设计了在非均匀磁声中测定磁化率的Faraday 法。
摩尔磁化率定义为据κ的特点将物质分为三类：κ>0称顺磁性物质；κ<0称反磁性物质；另外有少数物质的κ值与外磁场H 有关，随外磁场强度的增加而急剧地增强，且伴有剩磁现象，称此为铁磁性物质（如铁、钴、镍等）。
凡原子分子中具有自旋未配对电子的物质都是存在固有磁矩的顺磁性物质。
这些原子分子的磁矩象小磁铁一样，在外磁场中总是趋向顺着磁场方向定向排列，但原子分子的热运动又使这些磁矩趋向混乱，在一定温度下这两个因素达成平衡，使原子分子磁矩部分顺着磁场方向定向排列而得以增强物质内部的磁场，显示顺磁性。
凡是原子分子中电子自旋已配对的物质，一般是反磁性的物质。
大部分物质属反磁性。
其原因是物质内部电子轨道运动受外磁场作用，感应出“分子电流”而产生与外磁场方向相反的诱导磁矩。
一般说来，原子分子中含电子数目较多电子活动范围较大时，其反磁化率就较大。
实际上顺磁物质的磁化率除了分子磁矩定向排列所产生的χ顺外，同时还包含有感应所产生的反磁化率χ反，即：χM =χ顺+χ反由于χ顺比χ反大1~3个数量级，因此顺磁性物质的反磁性被掩盖而表现出顺磁性。
在不很精确的计算中，可近似地视χ顺为χM 。
顺磁化率与分子磁矩的关系一般服从居里定律（2.16.2）式将物质的宏观性质χM 与物质的微观性质μ联系起来，因此可通过实验测定χM 来计算物质分子的永久磁矩μ。
实验表明，对自由基或其它具有未成对电子的分子和某些第一族过渡元素离子的磁矩μ与未成对电子数n 的关系为B n n μμ)2(+= （2.16.3）联系（2.16.2）和（2.16.3）两式，可直接得到n 的表达式 11)2(84.22-++=T n n n 顺χ （2.16.4）（2.16.1）（2.16.2）关键词：顺磁 反磁 分子磁矩 摩尔磁化率 古埃氏天平 2． 仪器药品磁化率的测定通常可用共振法或天平法。
磁化率的测定数据处理磁化率是描述某物质受磁场作用的程度的重要参数。
通过测定磁化率，可以深入了解物质的磁性质，并了解其与外界磁场的相互作用情况。
本文主要介绍了磁化率的测定及其数据处理方法。
一、磁化率的测定方法常见的磁化率测定方法有Susceptometer法和法拉第电桥法。
下面分别介绍这两种方法。
（一）Susceptometer法Susceptometer法是通过测量磁化物质在外界磁场作用下所呈现的磁化强度来确定其磁化率的方法。
通常使用交流恒磁场的自激振荡磁化强度(SRO)进行测量。
Susceptometer 的结构如图1所示：1、交流恒磁场发生器；2、圆柱形样品，左右两端连有线圈；3、SQUID (超导量子干涉器);4、低温漏斗。
测量方法如下：（1）将样品放入Susceptometer，经过恒温、吸氧等处理后，使用计算机控制交流恒磁场发生器，使其在一定的频率范围内施加不同磁场，得到由SQUID和样品产生的恒磁场和反向恒磁场的超导电流响应，通过一系列采样后存储于计算机；（2）计算机对采样进行处理，得到样品在不同频率下的SRO曲线，并根据该曲线计算出样品的磁化率。
（二）法拉第电桥法法拉第电桥法先测定磁场中两同时刻的电压，然后测定有样品存在的同步时间内的电压再进行比较，以求解样品的磁化。
（1）漏斗将样品置于交变磁场中，通过测量桥式电路的电压差ΔU ，计算样品磁化率。
（2）调整小动臂，使得样品的磁化强度为0,记录下来其与O引脚间的电压V0和隔板间的电压差U0,这样，电桥现在是平衡的。
（3）微调小动臂，使样品有一些磁化量，然后测量出它和O引脚之间的电压V1和隔板间的电压差U1。
此时，我们会发现电桥失去了平衡。
（4）根据电桥各个支路上的电压，导出磁化率公式并进行计算。
在进行Susceptometer测量时，关键是选择适当的交变磁场的频率范围。
需要注意的是，磁场的频率不能低于皮肤效应频率，也不能高于自旋共振频率。
磁化率的测定磁化率是描述物质磁性的物理量，它是一个无量纲的比例系数，表示物质在外加磁场下的磁化程度。
磁化率的测定是物理学研究中的重要实验方法之一。
本文将介绍磁化率的测定原理、测量方法以及实验步骤。
一、磁化率的测定原理磁化率是磁化强度和外加磁场强度之间的比值，可以用公式表示为：χ = M/H其中，χ为磁化率，M为物质的磁化强度，H为外加磁场强度。
通过测量物质在不同外加磁场下的磁化强度，可以得到磁化率的数值。
二、磁化率的测量方法常见的磁化率测量方法有磁感应强度法、霍尔效应法、磁滞回线法等。
1. 磁感应强度法：该方法利用磁场中的磁感应强度与磁化强度之间的关系来测量磁化率。
实验中，通过改变外加磁场的强度，测量物质的磁感应强度，然后计算得到磁化率。
2. 霍尔效应法：该方法利用霍尔效应来测量磁化率。
实验中，将物质置于磁场中，利用霍尔元件测量磁场引起的电势差，通过计算得到磁化率。
3. 磁滞回线法：该方法适用于测量磁化率随外加磁场的变化情况。
实验中，将物质置于交变磁场中，测量物质的磁滞回线，通过分析磁滞回线的形状和大小，可以得到磁化率。
1. 准备实验所需的材料和仪器，包括物质样品、磁场发生器、磁感应强度计等。
2. 根据实验要求选择适当的测量方法，例如磁感应强度法、霍尔效应法或磁滞回线法。
3. 进行实验前的准备工作，包括校准仪器、调整实验参数等。
4. 开始实验，根据测量方法的要求进行实验操作。
例如，在磁感应强度法中，通过改变外加磁场的强度，测量物质的磁感应强度，并记录数据。
5. 根据实验数据计算磁化率的数值，并进行数据处理和分析。
6. 根据实验结果，进行实验讨论和结论，对实验结果进行解释和分析。
四、总结磁化率的测定是物理学实验中的一项重要内容，通过测量物质在不同外加磁场下的磁化强度，可以得到磁化率的数值。
常用的测量方法包括磁感应强度法、霍尔效应法和磁滞回线法。
在进行实验时，需要注意实验步骤的正确性和仪器的准确性。
实验报告：磁化率测定一、实验目的1. 掌握古埃(Gouy)磁天平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，判断分子配键的类型。
二、实验原理1 .磁化与磁化率外加磁场作用下：B=B0+B′=μ0H+B′其中，B0为外磁场的磁感应强度；B′为物质磁化产生并附加的磁感应强度；H为外磁场强度。
μ0为真空磁导率，数值为4π×10−7。
物质的磁化强度用M表示M=χHχ为体积磁化率，又分为质量磁化率χm=χ/ρ和摩尔磁化率χM=Mχ/ρ2. 摩尔磁化率和分子磁矩物质在外磁场作用下，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。
物质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：H‘=4πχH0物质在外磁场作用下的磁化现象有三种：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 = 0。
当它受到外磁场作用时，内部会产生感应的“分子电流”，相应产生一种与外磁场方向相反的感应磁矩。
如同线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Hg、Cu、Bi等。
它的χm称为反磁磁化率，用χ反表示，且χ反< 0。
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，分子磁矩μm≠ 0。
这些杂乱取向的分子磁矩在受到外磁场作用时，其方向总是趋向于与外磁场同方向，这种物质称为顺磁性物质，如Mn、Cr、Pt等，表现出的顺磁磁化率用χ顺表示。
但它在外磁场作用下也会产生反向的感应磁矩，因此它的χm是顺磁磁化率χ顺与反磁磁化率χ反之和。
因|χ顺|≫|χ反|，所以对于顺磁性物质，可以认为χm=χ顺，其值大于零。
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μm关系可由居里——郎之万公式表示：χm=χ顺=Lμm2μ03kT这个公式是在顺磁性下的近似计算。
磁化率的测定磁化率的测定是研究物质磁性性质的一种常用方法。
磁化率是描述物质在外磁场作用下磁化程度的物理量，是磁场强度与物质磁化强度之间的比值。
测定磁化率可以帮助我们了解物质的磁性特征，对于研究磁性材料、电磁器件设计等具有重要意义。
磁化率的测定可以通过多种方法实现，下面将介绍几种常见的测定方法。
一、磁化曲线法磁化曲线法是一种基于磁化过程的测定方法。
它通过在外磁场中改变物质的磁化状态，测定物质的磁化强度，从而计算出磁化率。
常用的仪器是霍尔差分磁化仪。
通过在不同磁场强度下测量样品的磁化强度，得到磁化曲线，通过对磁化曲线的分析，可以得到物质的磁化率。
二、振荡磁滞回线法振荡磁滞回线法是一种利用物质在交变磁场中的磁滞特性来测定磁化率的方法。
该方法通过在交变磁场中测量物质的磁化强度和磁场强度的关系，得到磁滞回线，进而计算出磁化率。
常用的仪器是交流磁滞仪。
该方法适用于测量低频范围内的磁化率。
三、饱和磁化法饱和磁化法是一种通过测量物质在饱和磁场下的磁化强度来计算磁化率的方法。
该方法利用了物质在饱和磁场下，磁化强度与磁场强度成线性关系的特点。
通过在饱和磁场下测量磁化强度，可以准确计算出磁化率。
常用的仪器是饱和磁化强度计。
四、库仑法库仑法是一种通过物质在恒定磁场中的磁导率来计算磁化率的方法。
该方法利用了物质在恒定磁场中，磁感应强度与磁场强度成线性关系的特点。
通过测量磁感应强度和磁场强度的比值，可以计算出磁化率。
常用的仪器是库仑磁感应强度计。
以上介绍了几种常见的磁化率测定方法，每种方法都有其适用范围和优缺点。
在实际应用中，选择合适的测定方法需要考虑样品特性、测量精度、实验条件等因素。
磁化率的测定在研究物质磁性性质、材料科学、电磁器件设计等领域具有重要应用价值。
磁化率的测定可以帮助我们了解物质的磁性特征，指导材料的选择和设计，推动科学研究的进展。
通过不断改进测定方法和提高测量精度，我们能够更好地理解和应用磁性材料，为科学技术的发展做出更大的贡献。
实验一磁化率的测定【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的作用下产生附加磁场，该物质内部的磁感应强度B为：B＝H+4πI＝H+4πκH①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）。
这些数据都可以从实验测得，是宏观磁性物质。
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物质，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，顺磁性物质的χm＞0而反磁性物质的χm ＜0。
（2）古埃法（Gouy）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。
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，另一端则在磁场强度为零处。
样品在磁场中受到一个作用力。
d F＝κHA d H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d F＝(κ－κ0)Ha d Hκ0表示空气的体积磁化率，整个样品的受力是积分问题：F ＝∫(κ－κ0)HA d H ＝1/2(κ－κ0)A (H 2－H 02) ②因H 0＜＜H ，且忽略κ0，则F ＝1/2κAH 2 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 ＝(△m 样－△m 空) g ④式中，△m 样为样品管加样品在有磁场和无磁场时的质量差；△m 空为空样品管在有场和无磁场时的质量差；g 为重力加速度。
磁化率的测定一．实验目的：用古埃磁天平测定硫酸亚铁、亚铁氰化钾和铁氰化钾的磁化率，并计算其不成对电子数。
二．实验原理：古埃(Gouy)磁天平的特点是结构简单，灵敏度高。
用古埃磁天平法测量物质的磁化率，从而可求得永久磁矩和未成对电子数，这对研究物质结构具有重要意义。
用古埃磁天平测定物质的磁化率时，将装有样品的圆柱形玻璃管悬挂在分析天平的一个臂上，使样品底部处于电磁铁两极的中心，即处于磁场强度最大的区域，样品的顶端离磁场中心较远，磁场强度很弱，整个样品处于一个非均匀的磁场中。
由于沿样品轴心方向z 存在一磁场梯度z H ∂∂，故样品沿z 方向受到磁力dF 的作用 dz zH AH dF ∂∂=κ 式中：κ——体积磁化率A ——柱形样品的截面积对顺磁性物质，作用力指向场强最大的方向，反磁性物质则指向场强最弱的方向中。
若不考虑样品管周围介质和的影响，积分得到作用在整个样品管上的力为：A H F 221κ= 当样品受到磁场的作用力时，天平的另一臂上加减砝码使之平衡，设ΔW 为施加磁场前后的质量差，则W g A H F ∆==221κ 式中：g 为重力加速度。
又样品质量hA m ρ=， ρ、h 为柱形样品管的密度和高度。
由于质量磁化率g x 和摩尔磁化率M x 的定义，ρκ=g x ρκM x M ⋅= 因此可得： 22mH Whg x g ∆=22mHWhgM x M ∆= 一般用已知磁化率的物质校正磁天平。
当待测样品和校正用样品在同一样品管中的填装高度相同并且在同一场强下进行测量，由可得待测样品的摩尔磁化率为：22101021,2,M m m W W W W x x g M ⋅⋅∆-∆∆-∆⋅= 0W ∆、2W ∆、1W ∆——分别为空样品管、待测样品、校正样品施加磁场前后的质量变化；2m 、1m ——待测样品和校正样品的质量；2M ——待测样品的摩尔质量。
三．仪器与试剂：古埃磁天平一套（由自动加码分析天平和磁场强度大于3000G 的永久磁铁组成）也可采用电磁铁；样品管（内径约6mm 的玻璃管）3支。
磁化率测定磁化率是描述物质磁性强度和磁化能力的重要物理量。
磁化率测定是研究物质磁性的常用手段之一，被广泛应用于化学、物理、材料科学等领域。
下面将介绍磁化率测定的基本原理、测量方法和应用。
一、基本原理磁化率是物质在外磁场中受到磁化时的响应能力。
它是指单位体积物质在外磁场下磁化强度与磁场强度之比。
具体表达式为：χ=ΔM/ΔH其中，χ为磁化率，ΔM为单位体积物质磁化强度的变化量，ΔH为单位时间内恒定磁场强度的变化量。
磁化率的单位是安培每米（A/m）或开尔文每伏特（K/V）。
根据磁化率的定义可以知道，磁化率受物质本身结构、组成和温度等因素的影响，对于不同的物质具有不同的数值。
磁化率的正负值也表明物质本身的磁性性质，正值表示物质具有磁性，负值表示物质是反磁性。
二、测量方法磁化率的测量方法有多种，目前主要有静态法和动态法两种。
1、静态法静态法又称恒定场法，是指在恒定外磁场中测量物质的磁化率。
其主要原理是在恒定磁场下，测量物质的磁化强度和磁场强度之间的关系。
常用的测量装置有磁化强度计和磁场强度计等，可以测量各种常温常压下的物质磁化率。
2、动态法三、应用磁化率测定在各种领域得到广泛应用。
以下简要介绍一些典型应用：1、化学分析2、材料科学磁化率测定是磁性材料研究的重要手段之一。
可以通过测量材料在外磁场下的磁化强度和磁场的关系，分析材料的磁性和磁化机制。
同时还可以评价材料的磁、电、声、光等多种性质，为材料设计和制备提供重要依据。
3、医学磁化率测定在医学领域也有广泛应用。
例如，可以通过测量人体组织的磁化率来评价其磁性和磁共振成像的效果，为临床诊疗提供帮助。
4、地球物理学地球物理学家利用磁化率测定的原理来探测地球内部的磁性物质。
例如，可以测量地球磁场和岩石磁性强度之间的关系，推测地球内部地幔和核部分的磁性结构。
总之，磁化率测定是一种广泛应用于物理、化学、材料科学、医学、地球物理学等领域的手段，可以为各种问题的解决提供重要的实验数据和物理基础。
磁化率的测定一.实验目的:1.学习古埃法测定物质的摩尔磁化率χM 的原理和方法.2.测定三种铁络合物的χM ,求出未成对电子数n ,判断络合物的构型.二.实验原理:1. 物质的磁性一般可分为三种: 顺磁性, 反磁性和铁磁性.a .反磁性是指磁化方向和外磁场方向相反时所产生的磁效应.反磁物质的χ D < 0.(电子的拉摩进动产生一个与外磁场方向相反的诱导磁矩,导致物质具有反磁性).b. 顺磁性是指磁化方向和外磁场方向相同时所产生的磁效应, 顺磁物质的Xp > 0 .(外磁场作用下,粒子(原子,分子,离子)中固有磁矩产生的磁效应).c . 铁磁性是指在低外磁场中就能达到饱和磁化,去掉外磁场时,磁性并不消失,呈现出滞后现象等一些特殊的磁效应.摩尔磁化率: P P D M χχχχ≈+= （1—1）2. 居里定律: （1—2） 公式中：M χ为物质的摩尔磁化率，A N 为阿佛加德罗常数，m μ为分子的磁矩, K 为玻兹曼常数， T 为绝对温度，居里定律将物质的宏观物理量（M χ ）与粒子的微观性质（分子磁矩m μ ）联系起来.由于分子磁矩m μ决定于电子的轨道运动状态和未成对电子数n 。
并且m μ与n 符合公式： B m n n μμ)2(+= （1—3）其中：B μ为玻尔磁子，n 为未成对电子数通过分子磁矩m μ推算未成对电子数n ，可以得到关于络合物的分子结构的某些信息。
3.古埃法测定物质的摩尔磁化率（M χ）的原理通过测定物质在不均匀磁场中受到的力,求出物质的磁化率 。
KT N M m A 32μχ=实验装置如图所示:古埃磁天平示意图把样品装于园形样品管中，悬于两磁极中间,一端位于磁极间磁场强度最大区域 H ,而另一端位于磁场强度很弱的区域 H0,则样品在沿样品管方向所受的力F 可表示为： （1—4） 其中：χ为质量磁化率，m 为样品质量，H 为磁场强度,为 沿 样 品 管 方 向 的 磁 场 梯 度。
磁化率的测定磁化率是物质对外加磁场的响应程度的物理量，它描述了材料在磁场作用下的磁化程度。
磁化率是磁性材料的重要性质之一，对于材料的磁性行为和应用具有重要的意义。
本文将介绍磁化率的测定方法和其在物理学和工程领域的应用。
一、磁化率的定义和基本概念磁化率是描述材料磁性的重要参数之一，它定义为材料在单位体积内磁化强度与外加磁场强度之间的比值。
磁化率可以分为两种类型，即磁化率和磁化率。
磁化率是描述材料在磁场作用下的磁化程度，而磁化率则是描述材料对磁场的响应程度。
磁化率的测定方法有多种，根据测定的目的和实验条件的不同，可以选择不同的方法。
以下是常用的几种测定磁化率的方法：1. 霍尔效应法：该方法利用磁场中的电流和电势差的关系，通过测量电势差和电流的比值来确定磁化率。
2. 恩斯特方程法：该方法利用磁场中的电感和电容的关系，通过测量电感和电容的比值来确定磁化率。
3. 磁化曲线法：该方法通过测量磁场中材料的磁化曲线，根据磁化曲线的斜率来确定磁化率。
4. 阻抗法：该方法利用磁场中的电阻和电感的关系，通过测量电阻和电感的比值来确定磁化率。
以上是常用的几种测定磁化率的方法，不同的方法适用于不同类型的材料和实验条件。
三、磁化率的应用磁化率在物理学和工程领域具有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 材料科学：磁化率可以用于表征材料的磁性行为，对于研究材料的磁性性质和相变行为具有重要的意义。
2. 电子技术：磁化率在电子技术中有着广泛的应用，如磁存储器、磁传感器等。
3. 医学领域：磁化率在医学领域也有一定的应用，如核磁共振成像技术中对材料的磁化率进行测定，可以获得更精确的成像结果。
4. 地球科学：磁化率在地球科学中有着重要的应用，可以用于研究地球内部结构和地磁场的变化。
磁化率是描述材料磁性的重要参数，其测定方法多样，应用广泛。
通过测定磁化率，可以深入了解材料的磁性行为，为物理学和工程领域的研究和应用提供重要的参考依据。
《结构化学》实验二 磁化率的测定编写人 张在龙一、实验目的和要求1. 掌握MB-1A 型磁天平-古埃(Gouy)磁天平的工作原理和使用方法。
2. 测定有关物质的磁场强度和摩尔磁化率。
3. 了解物质分子磁矩与磁化率的关系，了解物质磁化率测定的原理、方法和计算步骤。
二、实验原理1. 磁化率物质在外磁场作用下，物质会被磁化产生一附加磁场。
物质的磁感应强度等于：→→→→→+=+='0'0B H B B B µ (1)式中：B 0为外磁场的感应强度；B ’为附加磁场感应强度；H 为外磁场强度；μ0为真空磁导率，其数值等于4π×10-7N ·A -2。
物质的磁化率可用磁化强度I 来表示，I 也是矢量，它与磁场强度成正比。
即： I =χH (2) 式中：χ为物质的体积磁化率。
在化学上常用质量磁化率χm 或摩尔磁化率χM 来表示物质的磁性质，即：χm =χ/ρ (3)χM = M ·χm =χM /ρ (4) 式中：ρ、M 分别是物质的密度和摩尔质量。
根据χ的特点可把物质分为三类：χ>0的物质称顺磁性物质；χ<0的物质称反磁性物质；另外有少数物质的χ值与外磁场H 有关，它随外磁场强度的增加而剧烈地增强，并且往往还有剩磁现象，这类物质称为铁磁性物质，如铁、钴、镍等。
2. 分子磁矩与磁化率物质的磁性与组成物质的原子、离子或分子的微观结构有关。
当原子、离子或分子的两个自旋状态电子数不相等，即有未成对电子数时，物质就具有永久磁矩。
因为电子自旋未成对的原子、离子或分子均存在着永久磁矩，这些原子、离子或分子的磁矩象小磁铁一样，在外磁场中总是趋向顺着外磁场的方向排列。
但是，由于热运动又使这些永久磁矩趋于混乱，它们的指向各个方向的机会相同，所以该磁矩的统计值等于零。
当原子、离子或分子的中电子自旋均已配对的物质，一般是反磁性的物质。
大部分的物质都是反磁性物质。
磁化率的测定一、目的1． 用古埃法测定物质的磁化率， 求算其顺磁性原子（离子）的未成对电子数。
2． 掌握古埃法测定磁化率的实验原理和技术。
二、基本原理物质受到外磁场的作用会发生磁化，除铁磁性物质外磁化强度I 正比于外磁场的磁场强度H 。
I=kH (1)比例常数k 称为物质的体积磁化率。
在化学研究工作中，常用单位质量磁化率χ 和摩尔磁化率χM ，它们的定义分别是：χ=k/dχM =k/d ·M式中：d 、M 分别为物质的密度和相对分子质量。
物质的磁性一般可分为反磁性、顺磁性和铁磁性。
反磁性是指磁化方向和外磁场方向相反时所产生的磁效应，反磁质的χ<0。
在外磁场作用下，电子的拉摩进动产生了一个与外磁场方向相反的诱导磁矩是特具有反磁性的原因。
反磁性是普遍存在的。
摩尔反磁磁化率χD 可表示为：∑−=i i A D r mc e N 2226χ （2）式中：m 为电子质量；e 为电子电荷；c 为光速；r i 为i 电子离核的距离；N A 为阿佛加得罗常数。
顺磁性是指磁化方向和外磁场方向相同所产生的磁效应，顺磁质的χ>0。
在外磁场作用下，使原子、离子或分子的固有磁矩顺着磁场方向转向是顺磁性产生的原因。
摩尔顺磁磁化率χP 可表示为：TN m A P κμχ32= （3） 式中：μm 为分子磁矩；k 为玻兹曼常数；T 为绝对温度。
铁磁性是指在低外磁场中就能达到饱和磁化，去掉外磁场时磁性并不消失，呈现出滞后现象等一些特殊的磁效应。
磁畴的存在是物质具有铁磁性的原因。
物质的摩尔磁化率χM 为顺磁磁化率χP 的反磁磁化率χD 之和。
即χM =χP +χD （4）因为│χP │>>│χD │，所以在不是很精确的计算中，可作如下处理χM =χP （5）将(3)式代入(5)式得：TN m A M κμχ32= （6） 通过实验测得磁化率就能确定分子的磁矩。
分子的磁矩决定于电子的轨道运动和自旋运动状况。
磁化率的测定1. 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。
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m χ或摩尔磁化率M χ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，会产生一个与外磁场方向相反的诱导磁矩，所以表示出反磁性。
其A 就等于反磁化率B ，且C 。
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A 是摩尔顺磁化率与摩尔反磁化率之和，即M χ= χ顺+χ反 (5)通常χ顺比χ反大约1-3个数量级，所以这类物质总是表现出顺磁性，其M χ >0。
结构化学实验报告题目：磁化率的测定报告作者：学号：班级：级化教班指导老师：彭斌老师实验时间：年月日磁化率的测定一、【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H'＝H+4πI=H 十4πκH (1)式中，I 称为体积磁化强度，物理意义是单位体积的磁矩，式中的κ=I/H 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）。
这些实验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。
其中顺磁性物资的χm>0而反磁性物质的χm<0。
（2）古埃法（Gouy ）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。
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，另一端则在磁场强度为零处。
样品在磁场中受到一个作用力。
HAdHdF κ=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HAdH dF )(0κκ-=κ0表示空气的体积磁化率，整个样品的受力是个积分问题：⎰--==0)(2120200H H H H A HdH A F κμκμ因H0<<H ，且忽略κ0，则221AH F κ=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。
g m m )(F 空样∆-∆=式中，Δm 样为样品管加样品在有磁场和无磁场时的质量差；Δm 空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，22AH F =κ而ρκχM m =，Ah 样品m=ρ，h 为样品高度，A 为样品管截面积，m 样品为样品质量。
22)(2Ah 2H m ghM m m m AH FM m 样品空样样品∆-∆===ρκχ①只要测量样品重量的变化，磁场强度H 以及样品高度h ，即可根据公式①计算样品的摩尔磁化率。
在实际工作中是采用已准确知道磁化率数值的校准样品来标定磁场，根据①式：校准剂样品校准剂样品样品校准剂空校准剂空品样校准剂样品h hM M m m m m m m ⨯⨯⨯∆-∆∆-∆=)()m (χχ②校准剂校准剂样品校准剂样品样品校准剂空校准剂空品样样品χχh h M M m m m m m m ⨯⨯⨯∆-∆∆-∆=)()m (③常用的校准样品有（NH4）2SO4 FeSO4·6H2O （莫氏盐）、HgCo （CNS ）4、Ni （en ）3S2O3。
其中，（NH4）2SO4 FeSO4·6H2O 的磁化率符合公式：41011938.1-⨯+=T χ④式中，T 是绝对温度。
（3）简单络合物的磁性与未成对电子对于第一过渡系列元素络合物，它们的磁矩实验值大多符合⑤式中，n 是分子中未成对电子数；μB 是电子磁矩的基本单位，称为波尔磁子。
T J mc ehB /10274.9424-⨯==πμ⑥而磁矩μm 与摩尔顺磁磁化率χm 之间有如下关系：721043-⨯⨯=πμχKT N m A m ⑦式中，NA 为阿伏伽德罗常数；K 为波兹曼常数；T 为绝对温度。
根据⑦式可以利用测量出的物质的摩尔顺磁化率χm 计算出μm ，然后根据⑤式计算样品的未成对电子数。
若测得的χm<0则表示物质是反磁性物质，未成对电子数为零。
三、【仪器及试剂】（1）仪器磁天平(上海复旦天欣科教仪器有限公司50026)一台，样品管一支，直尺一把，温度计一支。
（2）试剂莫尔氏盐（NH4）2SO4 FeSO4·6H2O，分析纯；硫酸亚铁FeSO4·7H2O，分析纯；亚铁氰化钾K4Fe（CN）6·3H2O，分析纯。
四、【实验步骤与数据记录】标定磁场强度方法如下：（1）取一支清洁干燥的样品管悬挂在磁天平的挂钩上，称质量得m空。
（2）调节磁天平电流开关，由小至大调节至指定位置1A，测质量得m空1。
（3）继续调大电流开关至3A，测质量得m空2。
（4）继续升高电流至4A，停留一定时间（稳定读数），然后调小电流从4A回到3A，测质量得m空2’。
（5）继续调小电流回到1A，测得质量得m空1’。
（6）关闭电流测质量得m空’。
表1 数据记录表（空管）电流/A 空管质量/g Δm空/gI（电流升高）II（电流降低）平均值0 16.3516 16.3516 16.35161 16.3517 16.3514 16.35155 -0.000053 16.3514 16.3513 16.35135 -0.0002（7）装入已经研细的莫氏盐，装样尽量填实，样品要装至距离管口约1~2cm处，用直尺测量装样的高度，将样品管放入磁天平，按照空管的测量方法测量样品管的重量。
表2 样品：莫氏盐，装样高度：13.5 cm电流/A 空管+样本质量/g Δm /gI（电流升高）II（电流降低）平均值0 28.4009 28.4006 28.400751 28.4046 28.4046 28.4046 0.003853 28.4312 28.4323 28.43175 0.02715（8）倒出样品管中的莫氏盐，将样品管清洗干净，吹干。
装入研细的硫酸亚铁，装样高度和莫氏盐尽量相同，用同样的方法测量硫酸亚铁的数据。
表3 样品：硫酸亚铁，装样高度：13.4 cm电流/A 空管+样本质量/g Δm /gI（电流升高）II（电流降低）平均值0 29.0040 29.0037 29.003851 29.0092 29.0097 29.00945 0.00563 29.0488 29.0491 29.04895 0.03905（9）倒出样品管中的硫酸亚铁，将样品管清洗干净，吹干。
装入研细的亚铁氰化钾，装样高度和莫氏盐尽量相同，用同样的方法测量亚铁氰化钾的数据。
表4 样品：亚铁氰化钾，装样高度：13.5 cm电流/A 空管+样本质量/g Δm /gI（电流升高）II（电流降低）平均值0 26.7772 26.7774 26.7773 1 26.7770 26.7774 26.7772 -0.0001 326.776726.776726.7767-0.0005五、【数据处理】（1）样品的磁化率 T=30℃=303.15K M 莫氏盐=392.14g/mol41011938.1-⨯+=T χ=3.925×10-7 m3/kg=1.539×10-7m3/mol（2）待测样品的摩尔磁化率χm由③式可计算电流为1A 时，FeSO4·7H2O 的摩尔磁化率：莫氏盐莫氏盐硫酸亚铁莫氏盐硫酸亚铁硫酸亚铁莫氏盐空莫氏盐空硫酸亚铁硫酸亚铁χχh h M M m m m m m m ⨯⨯⨯∆-∆∆-∆=)()(molm cm cmg g /101.5395.134.1314.39203.27812.65225g 12.04915g 0039.000565.037-⨯⨯⨯⨯⨯=mol m /10494282.137-⨯= 同理可以分别计算电流强度为1A 、3A 时，FeSO4·7H2O 、K4Fe （CN ）6·3H2O 的摩尔磁化率数据处理如下表：电流/A 1 3 （空莫氏盐m m ∆-∆）/g0.00390.02735 （空硫酸亚铁m m ∆-∆）/g0.00565 0.03925 （空亚铁氰化钾m m ∆-∆）/g-0.00015-0.0007莫氏盐M392.14 硫酸亚铁M278.03 亚铁氰化钾M422.39莫氏盐m 12.04915硫酸亚铁m12.65225 m 亚铁氰化钾10.4257m χ（硫酸亚铁）/ m3·mol-1 710494282.1-⨯1.480237×10-7 m χ（亚铁氰化钾）/ m3·mol-1 -7.368667×10-9-4.903464×10-9则FeSO4·7H2O 的摩尔磁化率平均值为：molm m /10487269.12101.480237101.49428237--7-7⨯=⨯+⨯=χK4Fe （CN ）6·3H2O 的摩尔磁化率平均值为：molm m /10136066.62104.903464-107.368667-39--9-9⨯-=⨯⨯=χ（3）根据χm 计算样品的未成对电子数a 、FeSO4·7H2O由721043-⨯⨯=πμχKT N m A m 得：723233-771041002.615.303/10380662.1/10487260.131043---⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=ππχμKK J mol m N KT A m m 2223/10968478.4T J -⨯=又因为、μB=9.274078×10-24，所以：当n=1时，μm=1.6063×10-23 J2/T2； 当n=2时，μm=2.6231×10-23 J2/T2； 当n=3时，μm=3.5918×10-23 J2/T2； 当n=4时，μm=4.5434×10-23 J2/T2； 当n=5时，μm=5.4866×10-23 J2/T2。
由此可以看出，当n=4时，μm=4.968478×10-23 J2/T2，接近2223/10778.4T J m -⨯=μ，则FeSO4·7H2O 的未成对电子数是4。
b 、K4Fe （CN ）6·3H2O因为0/10136066.63-9<⨯-=mol m m χ，故亚铁氰化钾是反磁性物质，未成对电子数为0。
六、【实验思考与讨论】①测定空样品管的重量的操作过程中，不要用手、脚、胳膊或身子碰挤或挪动操作台和天平②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③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。
