磁化率的测定实验报告

磁化率的测定武汉大学化学与分子科学学院 化学基地班专业摘要：本实验对磁介质在磁场中的磁化现象进行了探讨，通过逐渐增加样品管内样品高度及改变励磁电流强度探究磁化率测定的最佳样品高度和最佳磁场强度。

并通过对一些物质的磁化率的测定，求出未成对电子数并判断络合物中央离子的电子结构和成键类型。

此外，加强了对古埃法测定磁化率原理和技术的理解及熟练了磁天平的使用。

关键词：磁化率 古埃法 未成对电子前言： 磁化率是各种物质都普遍具有的属性。

考察组成物质的分子未成对电子的情况。

如果分子中的电子都是成对电子，则这些电子对的轨道磁矩对外加磁场表现出“抗磁性”或“反磁性”，该物质的磁化率将是一个负值，其数量级约10-5~10-6emu 。

但是如果分子中还存在非成对电子，那么这些非成对电子产生的磁矩会转向外磁场方向，并且这种效应比产生“抗磁性”的楞次定律效应强很多，完全掩盖了成对电子的“抗磁性”而表现出“顺磁性”，其磁化率是正值，数量级约10-2~10-5emu 。

原子核的自旋磁矩也会产生顺磁效应，不过核顺磁磁化率只有约10-10emu ，一般不予考虑。

上述的顺磁性和抗磁性均为弱磁性，其相应的磁化率都远小于1；还有一种“铁磁性”，其磁化率远大于1——被称为强磁性。

弱磁性和强磁性还有一个显著区别是：弱磁性物质的磁化率基本上不随磁场强度而变化，强磁性物质的磁化率却随磁场强度而剧烈变化。

[1]可见，测量磁化率可以区分物质的磁性类型，还可以检测外界条件改变时磁性的转变；测定顺磁性物质的磁化率，有助于计算出每个分子中的非成对电子数，从而推测出该物质分子的配位场电子结构。

前面的实验中我们不经检验直接就使样品高度为7cm,励磁电流为3A ，这次实验我们就要通过逐渐增加样品管内样品高度及改变电流强度探究磁化率测定的最佳样品高度和最佳磁场强度。

1.理论准备与实验操作1.1仪器与试剂古埃磁天平（包括磁场元件，电光天平，励磁电源等） 软质玻璃样品管1支装样品工具（研钵、角匙）一套 (NH 4)2SO 4·FeSO 4·6H 2O （分析纯） K 4Fe(CN)6·3H 2O （分析纯）1.2实验原理 [1] [2]物质的磁性可以用磁导率μ或者磁化率χ表示。

材料磁化率的测定实验报告一、实验目的1、理解磁场与磁化强度的概念，掌握求取磁化强度的方法。

2、理解磁化曲线与材料磁化特性之间的关系，了解材料磁化特性的几种类型，并掌握其判断方法。

3、掌握利用原理矛盾法测定材料的磁化特性及其测定方法。

二、实验原理1、磁场和磁化强度磁场是物体能够引起力作用的物理量。

磁场的单位是特斯拉(T)。

磁化强度是物质中单位体积内磁矩的矢量和，表示材料单位体积内的自由磁偶极子数目，它与材料的磁性质有关。

2、材料磁化特性材料磁化特性是指材料的磁化规律和磁响应规律，即虽给定的磁场H下，材料自身磁化强度M和材料的磁导率μ 的函数关系。

目前已经发现，的材料的磁化特性不仅取决于物质的化学组成，还受到材料的物理状态、工艺制备过程等因素的影响。

常见的磁化特性有铁磁性、顺磁性和抗磁性。

原理矛盾法是根据磁铁在磁化前后系数的变化来确定样品磁化强度的一种方法。

当磁铁A与磁化前的样品接触，数度计读数为m1。

在样品磁化后，磁铁B与样品接触，同时再次读数为m2。

样品内部的磁感应强度为B，磁场强度为H，则样品的磁化强度为M=(m2-m1)H。

三、实验步骤1、将支架上调整好磁体位置，放置好铁磁性材料样品。

2、连接好磁力计、数度计，调整好电源电压。

3、松开夹持磁铁的螺母，移动磁铁，聚焦于样品的一个方向上。

4、选定初步磁化强度H0-1000AT/m，随着磁场的变化记录磁力计检测得到的磁力读数m1和计数器读数n，同时记录H值。

5、调整磁铁，移动到样品的垂直方向上，聚焦于该方向上，按同样的方法记录相关数据和记录读数m2。

6、计算出样品的磁导率及矫顽力值。

7、通过原理矛盾法计算样品的磁化强度。

四、实验结果及分析选择铁磁性材料（铁）、顺磁性材料（铜）和抗磁性材料（铝）三种材料，记录测量数据后，得出各自的磁化特性及磁化强度值。

进一步对实验结果进行分析，可以发现，不同的材料磁化特性存在着明显的区别，在以铜为顺磁性材料的情况下，磁化强度值≈0，说明其在不同磁场下显示的磁响应系数较小，且反应趋势与磁场是正相关的，说明材料易受外界磁场的作用产生磁化，原子自旋基本分离。

可见，测量磁化率可以区分物质的磁性类型，还可以检测外界条件
改变时磁性的转变；测定顺磁性物质的磁化率，有助于计算出每个分子
中的非成对电子数，从而推测出该物质分子的配位场电子结构。
仪器与试剂
古埃磁天平（包括磁场，电光天平，励磁电源等）； CT5型高斯计一台； 软质玻璃样品管4支；
装样品工具（研钵、角匙、小漏斗、玻璃棒）一套。
4A时: =-4.902 E-7 m3/g 所以χm=6.809 E-7m3/g 由公式 ， T=290.85K，NA=6.022E23 mol-1，K=1.381E-16 erg/K，β=9.274E-21 erg/Gauss 解得：n=0
0
13.195 13.195 26.568 26.568
K4Fe(CN)6·3H2O： 样品柱高度h3=15.35cm Table 3
励磁电流 /A
空管视质量/g
0
12.706 12.706
3
12.706 12.706
4
12.706 12.706
4
12.705 12.706
3
12.706 12.706
3） 测定FeSO4·7H2O和K4Fe(CN)6·3H2O的相关数据：另取一只 空样品管，仿照测(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O的步骤，将样品 改为FeSO4·7H2O测定并记录有关数据。再换一只空样品 管，测K4Fe(CN)6·3H2O。
.3 注意事项
1）操作中电流调节要缓慢，并注意电流稳定后方可称量； 2）样品管底部要与磁极中心线齐平； 3）称量时样品管要处于两个磁极的中间； 4）样品的高度必须h≥15cm，而且准确记录下来； 5）样品要研细、填实。
∴ =3307.7 Gauss (I=3A)， = 4410.3 Gauss (I=4A)。

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。