磁化率测定
实验十六 磁化率的测定
络合物的磁化率测定
1.实验目的及要求
1）掌握古埃(Gouy)法测定磁化率的原理和方法。
2）通过测定一些络合物的磁化率，求算未成对电子数和判断这些分子的配键类型。
2.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
（16.1）
式中B0为外磁场的磁感应强度；B′为附加磁感应强度；H为外磁场强度；μ0为真空磁导率，其数值等于4π×10-7N／A2。
物质的磁化可用磁化强度M来描述，M也是矢量，它与磁场强度成正比。
（16.2）
式中Z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。
(16.3)
(16.4)
式中ρ、M分别是物质的密度和摩尔质量。
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，即有未成对电子时，物质就具有永久磁矩。由于热运动，永久磁矩的指向各个方向的机会相同，所以该磁矩的统计值等于零。在外磁场作用下，具有永久磁矩的原子，离子或分子除了其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)，表观为顺磁性外，还由于它内部的电子轨道运动有感应的磁矩，其方向与外磁场相反，表观为逆磁性，此类物质的摩尔磁化率χM是摩尔顺磁化率χ顺和摩尔逆磁化率χ逆的和。
对于顺磁性物质，χ顺>>∣χ逆∣，可作近似处理，χM=χ顺。对于逆磁性物质，则只有χ逆，所以它的χM=χ逆。
第三种情况是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，它们的附加磁场，并不立即随之消失，这种物质称为铁磁性物质。
磁化率的测定数据处理
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。
磁化率的测定
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
磁化率的测定
磁化率的测定
一、目的要求
1、测定物质的摩尔磁化率，推算分子磁矩，估计分子内未成对电子数，判断分子配键的类型。
2、掌握古埃(Gouy)磁天平测定磁化率的原理和方法。
二、实验原理
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χm或摩尔磁化率χM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χm
和χM的单位分别是cm3·g-1和cm3·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.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χM就等于反磁化率χ反，且χM<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χM是摩尔顺磁化率与摩尔反磁化率之和，即χM =χ顺 + χ反 (5)
古埃法测定磁化率
古埃法测定磁化率，是一种常用的实验方法，用于确定材料在外加磁场下的磁化程度。该方法基于安培定律和法拉第定律，通过测量磁场强度与材料中感应电流之间的关系，可以得到材料的磁化率。本文将详细介绍古埃法的原理、实验步骤和数据处理方法。
一、原理
1.1 安培定律
安培定律是电磁学的基本定律之一，它描述了电流所产生的磁场与电流的关系。根据安培定律，电流所产生的磁场强度与电流成正比，且与距离的平方成反比。在古埃法实验中，利用安培定律可以计算出感应线圈中的磁场强度。
1.2 法拉第定律
法拉第定律描述了磁场对导体中感应电动势的作用。当导体中存在磁场时，磁通量的变化会引起感应电动势的产生。根据法拉第定律，感应电动势与磁场强度的变化率成正比。在古埃法实验中，通过测量感应电动势可以确定材料的磁化率。
二、实验步骤
2.1 实验器材准备
古埃法测定磁化率所需的实验器材包括：直流电源、感应线圈、磁场强度计、示波器、电阻箱等。其中，感应线圈是用于产生磁场的装置，磁场强度计用于测量磁场强度，示波器用于观察感应电动势的波形，电阻箱用于调节电路中的电阻。
2.2 实验电路搭建
将直流电源连接到感应线圈上，通过调节直流电源的输出电压和电阻箱中的电阻，使得感应线圈中的电流发生变化。同时，将感应线圈和磁场强度计分别连接到示波器上，以便观察感应电动势和磁场强度的变化。
2.3 测量感应电动势和磁场强度
在实验过程中，通过改变直流电源的输出电压，使得感应线圈
中的电流发生变化。同时，利用磁场强度计测量感应线圈附近的磁场强度，并记录下相应的数据。
2.4 数据处理
磁化率的测定
χ 沿管方向的磁场梯度。
：质量磁化率：m样品的质量；H为磁场强度；Z
Z
（11）
为
设样的管高度为l时，则F= 如H0=0时，则F=
m 2l
2
2 m( 2 0 )
2l
（12） （13）
用磁天平测出加磁场前后的重量变化， F= W g 则
W样品W管 样品 W管 m 2
实验数据2：温度：31.5℃
空管 摩尔质量M OT 0.20T 0.30T 样 品 高 度 （ cm） 7.4652 7.4649 7.4645 10.8427 10.8583 10.8777 13.90 10.8808 10.9014 10.9264 14.50 10.9789 10.9784 10.9778 14.25 11.2332 11.2365 11.2404 13.30 莫尔盐 FeSO4.7H2O K4Fe(CN)6. 3H2O CuSO4.5H 2O
样品质量（g）
△m1(0.20-0T) △m2(0.30-OT)
S
?
Z
dZ
N
（2）装样口，样品高度约为12㎝（先装莫尔盐）；
3、注意事项：
（1）粉末样品在管中的装填要均匀；
（2）测定时样品管的底部正好处于磁极的中
心线上，即磁场强度最强处； （3）避免空气对流； （4）防止铁磁性物质的混入，不可使用含铁、 镍的角匙或镊子。
磁化率的测定
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。
磁化率的测定
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。
配合物磁化率的测定实验报告
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。
实验室测磁化率过程及方法
实验过程及方法
本文所测的24样本的磁化率均在辽宁师范大学沉积学实验室进行，仪器设备采用英国Bartington仪器公司生产的MS2型磁化率测量仪。
分别取20 cm3左右的样品自然风干；
2、用电子秤称容积为10cm3的圆柱形无磁性的样品测量盒的质量(m1)；
3、挑选出粒径小于2mm的干样，然后装满样品测量盒，压实，称得质量(m2)；
4、用磁化率测量仪分别测样品的低频（0.46 kHz）容积磁化率和高频（4.6 kHz）容积磁化
率，重复测三次，取平均值作为样品的低频容积磁化率(kl)和高频容积磁化率(kh)。
由以下公式可计算出相关数据
样品质量计算公式m=m2-m2(1) 样品的低频质量磁化率计算公式x lf=k l/p ,p=m/v （2）（其中kl代表低频容积磁化率，p代表样品的密度，m代表样品质量，v代表样品体积）
样品的高频质量磁化率计算公式x hf=k hf/p ,p=m/v （3）样品的频率磁化率计算公式为k f=(x lf-x hf)/x l f·100％（4）
磁化率的测定
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 z
H 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 22
1κ= 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 ∆==22
1κ 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 ρ
κM x M ⋅= 因此可得： 22mH Whg x g ∆=
22mH
WhgM 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：22
磁化率的测定(实验报告)
磁化率的测定
1.实验目的
1.1测定物质的摩尔磁化率，推算分子磁矩，估计分子内未成对电子数，判断分子配键的类型。
1.2掌握古埃(Gouy)磁天平测定磁化率的原理和方法。
2.实验原理
2.1摩尔磁化率和分子磁矩
物质在外磁场H0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H'。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：
χ为无因次量，称为物质的体积磁化率，简称磁化率，表示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。化学上常用摩尔磁化率χm表示磁化程度，它与χ的关系为
式中M、ρ分别为物质的摩尔质量与密度。χm的单位为m3·mol －1。
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，即χm>0。
大学物理化学实验报告络合物的磁化率的测定
大学物理化学实验报告络合物的磁化率的测定实验目的：通过实验测定络合物的磁化率，掌握磁化率的测定方法和技巧。
实验仪器：洛氏天平、电磁振荡器、振荡电路、Q计、恒温水浴器、实验室电子天
平。
实验原理：络合物的磁化率是指在外磁场的作用下，物质自身产生的磁场强度和外磁
场强度之比。磁化率是描述物质磁性的重要物理量。磁场的作用下，物质的磁矩将朝着磁
场方向排列，这个现象被称为磁化。当物质产生极化时，在极化过程中产生的电磁感应力，会引起磁化电流。用磁化电流制造磁场，又改变物质的磁极朝向，把磁场放置于物质的磁
场中使磁极反向，则外场所占的元素数越小，磁化强度越强。
实验步骤：
1.将洛氏天平调零，并将所需量的化合物精致称取后转移到可锡金属内。
2.将所需化合物置于电磁振荡器中，并加入微量的稳定剂。
3.振荡电路管路所接的Q计为230，测量电路输出的信号频率差，以求得振动频率。
4.将所需化合物加入到恒温水浴器中，约测温乘实验执行时的时间，记录所需化合物
的质量。
5.测量化合物的磁化率，将约6克的化合物加入到电磁振荡器的内锡金属中。开启泵浦，使化合物处于稳定状态。记录全质量平衡的精细称量，在稳定状态下开启振荡电路，
并标记振荡频率。
6.依照实验操作所得温度T值，计算化合物的磁化率，记录测量值。
7.将测试结果记录在记录表中，记录实验所用的仪器，设备的具体信息、操作步骤，
实验过程中所需注意的问题及所得数据与结论。
实验结果分析：实验结果表明，所得化合物的磁化率与温度呈正比例关系，在一定的
磁场强度下，化合物的磁化率随着温度升高而增加，在磁场消失后，化合物的磁化率随着
磁化率的测定
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。
磁化率的测定
磁化率的测定
1.实验目的
测定物质的摩尔磁化率，推算分子磁矩，估计分子内未成对电子数，判断分子配键的类型。
掌握古埃(Gouy)磁天平测定磁化率的原理和方法。
2.实验原理
摩尔磁化率和分子磁矩
物质在外磁场H0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H'。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：
χ为无因次量，称为物质的体积磁化率，简称磁化率，表示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。化学上常用摩尔磁化率χm表示磁化程度，它与χ的关系为
式中M、ρ分别为物质的摩尔质量与密度。χm的单位为m3·mol －1。
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，即χm>0。
磁化率的测定
磁化率的测定
实验目的：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。
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：
式中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。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 ＝
由于真空的导磁率被定为：＝ 4 π× 10 -7 Wb · A -1 · m -1 ，而空气的导磁率≈ ，因而1Oe ＝1 × 10 -4 Wb · m -2 ＝1 × 10 -4 T ＝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。
除外化学上常用单位质量磁化率和摩尔磁化率来表示物质的磁化能力：
(2) (3)
式中和M 是物质的密度（g · cm -3 ）和分子量，的单位取cm 3 · g -1 ，的单
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化学实验教学中心
实验报告
化学测量与计算实验Ⅱ
实验名称：磁化率测定
学生姓名：学号：
院（系）：年级：级班
指导教师：研究生助教：
实验日期： 2017.05.18 交报告日期： 2017.05.25
一、实验目的
1.测定物质的摩尔磁化率，估计待测金属配合物中心离子的未成对电子数，并判断分子配键的类型；
2.掌握磁天平测定磁化率的原理和方法。
二、实验原理
1. 摩尔磁化率和分子磁矩
在外磁场作用下，由于电子等带电粒子的运动，物质会被磁化而感应出一个附加磁场，这个附加磁场 H′的强度由物质的磁化率 χ 决定： H′=4πχH0①化学上常用摩尔磁化率 χm表示磁化程度，它与 χ 的关系为 χm=χM
ρ
②
式中，M、ρ 分别为物质的摩尔质量与密度。χm的单位为 m3·mol−1。
对于顺磁性物质而言，摩尔顺磁化率与分子磁矩 μm关系可由居里-郎之万公式表示：
χm=χ
顺=Lμ0μm2
3kT
③
式中，L 为阿伏伽德罗常数，即6.02×1023 mol−1；k 为玻尔兹曼常数，k=1.3806×10−23J/K ；μ0为真空磁导率，μ0=4π×10−7N/A2；T 为热力学温度。上式可作为由实验测定磁化率来研究物质内部结构的依据。
分子磁矩 μm由分子内未配对电子数 n 决定，其关系为：μm=μB√n(n+2)④
式中，μB为波尔磁子，是磁矩的自然单位。μB=9.274×10−24J/T （T为
磁感应强度的单位，即特斯拉）。求得 n 值后，可以进一步判断有关配合
物分子的配键类型。
2. 摩尔磁化率的测定
本实验用古埃磁天平测定物质的摩尔磁化率 χm，测定原理如右图所
示。
一个截面为A的样品管，装入高度为h、质量为m的样品后，放入非
均匀磁场中。样品管底部位于磁场强度最大之处，即磁极中心线上，此处
磁场强度为H。样品最高处磁场强度为零。摩尔磁化率测定原理图样品管内样品受到的力为：F=1
2
A(χ−χ0)μ0H2⑤
式中，χ0为空气的体积磁化率，将 χ 代以χm，并考虑到ρ=m
ℎM
，而χ0值很小，相应的项可以忽略，
可得 F=1
2mχmμ0H2
ℎM
⑥
在磁天平中利用精度为0.1mg的电子天平间接测量 F。设Δm0为空样管在有磁场和无磁场时的称量值的变化，Δm为装样品后在有磁场和无磁场时的称量值的变化，则
F=(Δm−Δm0)g（g 为重力加速度，取g=9.8 m•s−2）⑦
对比⑥⑦两式可知χm=2(Δm−Δm0)gℎM
μ0mH2
⑧
磁场强度H可由高斯计测量。应该注意，高斯计测量的实际上是磁感应强度B，单位为T（特斯
六、实验误差来源与注意事项
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，不要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。
4. 样品管一定要干净。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。样品管的底部要位于磁极极缝的中心,与两磁极两端距离相等。
5. 由于实验实际操作时仪器受环境影响较大，故称量时应尽量不要有大动作的走动，或太多人围观、说话等，应该尽量保持整个称量过程是在没有太多干扰磁场的因素的环境下进行。
6. 读数时最好自始至终由同一个人来读数，以减少由于各人读数时因时间间隔不同所造成的误差。
七、实验思考与讨论
1.简述用磁天平法测定磁化率的基本原理。
答：本实验用古埃磁天平测定物质的摩尔磁化率 χm，测定原理如右图所
示。
一个截面为A的样品管，装入高度为h、质量为m的样品后，放入
非均匀磁场中。样品管底部位于磁场强度最大之处，即磁极中心线上，
此处磁场强度为H。样品最高处磁场强度为零。
样品管内样品受到的力为：F=1
2
A(χ−χ0)μ0H2
式中，χ0为空气的体积磁化率，将 χ 代以χm，并考虑到ρ=m
ℎM
，而χ0值很小，相应的项可以忽
略，可得 F=1
2mχmμ0H2
ℎM
在磁天平中利用精度为0.1mg的电子天平间接
测量 F。设Δm0为空样管在有磁场和无磁场时的称量值的变化，Δm为装样品后在有磁场和无磁场时的称量值的变化，则
F=(Δm−Δm0)g（g 为重力加速度，取g=9.8 m•s−2）
对比以上两式可知χm=2(Δm−Δm0)gℎM
μ0mH2
磁场强度H可由高斯计测量。应该注意，高斯计测量的实际上是磁感应强度B，单位为T（特斯拉），1T=104高斯。磁场强度H可由关系式B=µ0H计算得到，H的单位为A/m。磁场强度也可用已知磁化率的莫尔盐标定。莫尔盐的摩尔磁化率与热力学温度 T 的关系为
χm B=9500
T+1×4π×M×10−9(m3mol
⁄)（M为莫尔盐的摩尔质量）
2. 本实验中为什么样品装填高度要求在15 cm左右？
答：要求样品装填高度在15cm左右是要确保管顶端位于场强最弱的区域（即场强为0），如果不够高就达不到场强最弱的区域，实验结果将不准确，会有很大误差。
3. 在不同的励磁电流下测定的样品的摩尔磁化率是否相同？为什么实验结果若有不同应如何解释？
答：从理论分析在不同的励磁电流下测定的样品的摩尔磁化率应相同，因为这是由物质本身的性质