偶极矩测定物化实验报告
偶极矩介电常数的测定-物理化学实验
一、实验目的(1) 了解分子偶极矩与电性质的关系；(2) 掌握测定液体电容的基本原理和技术；(3) 学习测定液体电容的基本原理与技术；(4) 用溶液法测定乙酸乙酯的介电常数和偶极矩。
二、实验仪器试剂：乙酸乙酯、环己烷；仪器：阿贝折射仪、PGM-Ⅱ数字小电容测试仪-介电常数实验装置、比重管、电吹风、25cm3容量瓶。
三、实验原理1、偶极矩与摩尔极化度的关系分子中正、负电荷中心有重合的两种情况，一种是非极性分子，另一种是极性分子。
用偶极矩表示极性分子的大小，定义为：μ=q·d极化分为电子极化、原子极化和转向极化，极化程度可用摩尔极化度P来表示。
在静电场或低频电场中，摩尔极化度为三者之和：摩尔极化度P=P e + P a + Pμ在高频电场中极化分子的转向运动和分子骨架变形跟不上电场频率的变化，P转向=0，P原子的值约只有P电子的5%-10%，可略去，所以P高频=P电子，则：P低频=P高频+P转向。
由波尔兹曼分布证明：P转向=4/3πN A（P2/3kT）=4/9πN A（P2/kT）其中，P为分子的永久偶极矩；k为玻尔兹曼常数；T为热力学温度。
2、低频与高频电场下摩尔极化度的测定在实验测定中，为避免气态下进行实验，常以非极性溶液为溶剂，在无限稀的溶液中，极性溶质的摩尔极化度P∞B表示P低频，溶液的介电场数ε、密度ρ与溶质摩尔分数X B关系可近似用直线方程表示。
实验报告内容：一实验目的二实验仪器三实验原理四实验步骤五、实验数据和数据处理六实验结果七.分析讨论八.思考题再考虑到溶液的加和性，可导得：式中，εA、ρA、M A、分别表示溶剂的介电常数、密度和摩尔质量；M B为溶质的摩尔质量；K1和K2分别是上面两式的ε对X B和ρ对X B所得直线斜率有关的常数。
在稀溶液中，n与X B之间成直线关系：n=n A(1+K3X B)由此可得：式中，R∞B为无限稀溶液中溶质的摩尔折射度；nA为溶剂的折射率；K3为与P低频=limP B直线斜率有关的常数。
偶极矩实验报告 物理化学
稀溶液法测定极性分子的偶极矩摘要本实验依据分子的分子偶极矩与极化之间的关系，通过将正丁醇溶于环己烷中以达到模拟理想气体的状态，并且忽略原子极化度，通过测定了正丁醇—环己烷溶液的密度、介电常数及纯正丁醇的折射率，计算得到正丁醇的偶极矩为(1.560.05)()D μσμ±=±，实验值相对误差3%；与文献值1.66(D )误差6%。
引言1. 理论概念物质的分子尺度中普遍存在分子间偶极矩，它是由分子正负电荷中心偏移而产生的；用以表征分子的极性大小。
其定义为分子正负电荷中心所带电荷q 和分子正负电荷中心之间的距离l 的乘积μ=ql 。
μ的单位是Debye ，1D ＝3.33564×10-30C m ⋅。
在电场存在的条件下，分子会产生诱导极化，包括由电子相对原子核位移产生的电子极化和由原子核间相对位移产生的原子极化。
诱导极化大小为二者的加和。
同时，极性分子在电场中会出现一定的取向有规律排列现象，以降低势能；这称为分子的转向极化，用摩尔转向极化度P μ衡量。
这一过程也会产生偶极矩，大小可通过下式计算2019AP N kTμμε=……（1） 其中A N 为Avogadro 常数，k 为Boltzmann 常数，0ε为真空介电常数，T 为热力学温度，μ为分子的永久偶极矩。
总摩尔极化度为电子、原子、转向极化度之和。
E A P P P P μ=++ (2)在外电场方向发生改变时，偶极矩方向也会随之改变，这一改变时间称为弛豫时间。
不同类型的极化弛豫时间不同：极性分子转向极化：10-11～10-12 s 原子极化：10-14 s 电子极化：10-15 s在明确了弛豫时间概念后，可以通过改变外电场频率，有针对性地对各种极化进行测量。
2. 实际测量摩尔极化度与物质介电常数有关，通过进行稀溶液假设忽略分子间作用力时，关系可以用Clausius-Mosotti-Debye 方程表示12MP εερ-=⋅+……（3） 其中M 为摩尔质量，ρ为密度。
物理化学-实验三十八：溶液法测定极性分子的偶极矩
实验三十八 溶液法测定极性分子的偶极矩一、实验目的1．测定氯仿在环已烷中的偶极矩，了解偶极矩与分子电性的关系。
2．了解Clansius-Mosotti-Debye 方程的意义及公式的使用范围。
3．掌握密度管的使用与电容的测定。
二、实验原理分子可近似看成由电子云和分子骨架(包括原子核和内层电子)组成。
非极性分子的正、负电荷中心是重合的，而极性分子的正、负电荷中心是分离的，其分离程度的大小与分子极性大小有关，可用“偶极矩”这一物理量来描述。
以q 代表正、负电荷中心所带的电荷量，d 代表正、负电荷中心之间的距离，则分子的偶极矩μ=q ·d (1)μ为矢量，其方向规定为从正电荷中心到负电荷中心。
极性分子具有的偶极矩又称永久偶极矩，在没有外电场时，由于分子的热运动，偶极矩指向各个方向的机会相同，故偶极矩的统计值为零。
但当有外电场存在时，偶极矩会在外电场的作用下沿电场方向定向排列，此时我们称分子被极化了，极化的程度可用分子的摩尔取向极化度取向P 来衡量。
除摩尔取向极化度取向P 外，在外电场作用下，极性分子和非极性分子都会发生电子云对分子骨架的相对移动和分子骨架的变形，这种现象称为变形极化，可用摩尔变形极化度变形P 来衡量。
显然，变形P 由电子极化度电子P 和原子极化度原子P 组成。
所以，对极性分子而言，分子的摩尔极化度P 由三部分组成，即P ＝取向P ＋电子P ＋原子P (2)当处在交变电场中，根据交变电场的频率不同，极性分子的摩尔极化度P 可有以下三种不同情况：(1)低频下(＜1010秒―1)或静电场中，P ＝取向P ＋电子P ＋原子P ；(2)中频下(1012秒―1~1014秒―1)(即红外频率下)，由于极性分子来不及沿电场取向，故取向P =0，此时P ＝变形P ＝电子P ＋原子P ；(3)高频下(＞1015秒―1)(即紫外频率和可见光频率下)，极性分子的取向运动和分子骨架变形都跟不上电场的变化，此时取向P =0，原子P =0，P ＝电子P 。
物化实验报告 稀溶液测定偶极矩
稀溶液测定偶极矩(结构化学得好好学阿)一、实验目的1. 掌握溶液法测定偶极矩的主要实验技术2. 了解偶极矩与分子电性质的关系3. 测定乙酸乙酯的偶极矩二、实验原理1．偶极矩与极化度分子结构可以近似地看成是由电子云和分子骨架（原子核及内层电子）所构成。
由于空间构型的不同，其正负电荷中心可能重合，也可能不重合。
前者称为非极性分子，后者称为极性分子。
1912年，德拜提出“偶极矩”的概念来度量分子极性的大小，其定义是qd =→μ ①式中，q 是正负电荷中心所带的电量；d 为正负电荷中心之间的距离；→μ是一个矢量，其方向规定为从正到负。
因分子中原子间的距离的数量级为10-10m ，电荷的数量级为10-20C ，所以偶极矩的数量级是10-30C ·m 。
通过偶极矩的测定，可以了解分子结构中有关电子云的分布和分子的对称性，可以用来鉴别几何异构体和分子的立体结构等。
极性分子具有永久偶极矩，但由于分子的热运动，偶极矩指向某个方向的机会均等。
所以偶极矩的统计值等于零。
若将极性分子置于均匀的电场E 中，则偶极矩在电场的作用下，趋向电场方向排列。
这时称这些分子被极化了。
极化的程度可以用摩尔转向极化度P μ来衡量。
P μ与永久偶极矩μ的平方成正比，与绝对温度T 成反比。
kT 9μπN 4P A μ=②式中，k 为波兹曼常数；NA 为阿弗加德罗常数；T 为热力学温度；μ为分子的永久偶极矩。
在外电场作用下，不论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，分子骨架也会发生形变。
这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，即电子极化度P e 和原子极化度P a ，因此a e P P P +=诱导 ③如果外电场是交变场，极性分子的极化情况则与交变场的频率有关。
当处于频率小于1010H Z 的低频电场或静电场中，极性分子所产生的摩尔极化度P 是转向极化、电子极化和原子极化的总和。
稀溶液法测定偶极矩实验报告(华南师范大学物化实验)
稀溶液法测定偶极矩、实验目的（1）掌握溶液法测定偶极矩的主要实验技术（2）了解偶极矩与分子电性质的关系（3）测定正丁醇的偶极矩二、实验原理2.1偶极矩与极化度分子结构可以近似地看成是由电子云和分子骨架（原子核及层电子）所构成。
由于空间构型的不同，其正负电荷中心可能重合，也可能不重合。
前者称为非极性分子，后者称为极性分子。
1912年，德拜提出“偶极矩”的概念来度量分子极性的大小，其定义是卩qd （1）式中，q是正负电荷中心所带的电量；d为正负电荷中心之间的距离；卩是一个矢量，其方向规定为从正到负，的数量级是10-3°Cm通过偶极矩的测定，可以了解分子结构中有关电子云的分布和分子的对称性，可以用来鉴别几何异构体和分子的立体结构等。
极性分子具有永久偶极矩，但由于分子的热运动，偶极矩指向某个方向的机会均等。
所以偶极矩的统计值等于零。
若将极性分子置于均匀的电场E中，则偶极矩在电场的作用下，趋向电场方向排列。
这时称这些分子被极化了。
极化的程度可以用摩尔转向极化度P卩来衡量。
R与永久偶极矩卩的平方成正比，与绝对温度T成反比。
(2)(6)4 nN A A 巳-9kF式中，k 为波兹曼常数；NA 为阿弗加德罗常数；T 为热力学温度；A 为分子 的永久偶极矩。
在外电场作用下，不论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，分子骨架也会发生形变。
这称为诱导极化或变形极化。
用摩尔诱导摩尔极化度P 与介电常数c 之间的关系式。
极化度P 诱导来衡量。
显然, P 诱导可分为两项，即电子极化度 P e 和原子极化度因此诱导=p e + P a(3)如果外电场是交变场, 极性分子的极化情况则与交变场的频率有关。
当处于频率小于101O H Z 的低频电场或静电场中，极性分子所产生的摩尔极化度 P 是转向极化、电子极化和原子极化的总和。
A+ P e +R(4)介电常数实际上是在107HZ 一下的频率测定的，测得的极化度为 P A+ P e +P a 。
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。
偶极矩的测定——中科大物理化学实验报告
偶极矩的测定钱洁中国科学技术大学地球化学和环境科学系安徽合肥230026*****************【摘要】利用极性分子和非极性分子在电场中的极化现象，可利用电场求出分子偶极矩。
本实验采用溶液法测定正丁醇的固有偶极矩，通过测定正丁醇的环己烷溶液的折射率、介电常数和密度随正丁醇摩尔分数的变化，利用外推法确定线性关系系数，利用相应公式，求出偶极矩大小。
【关键词】偶极矩正丁醇极化1.引言分子结构可以被看成是由电子和分子骨架所构成。
由于其空间构型不同其正负电荷中心可以重合，也可以不重合，前者称为非极性分子，后者称为极性分子，分子的极性可用偶极矩来表示。
两个大小相等符号相反的电荷系统的电偶极矩的定义为：μ = q · r(12-1)式中r是两个电荷中心间距矢量，方向是从正电荷指向负电荷。
q为电荷量，一个电子的电荷为4.8×10-10CGSE，而分子中原子核间距为1Å = 10-8cm的量级，所以偶极矩的量级为：μ = 4.8×10-10×10-8 = 4.8×10-18 CGSE×cm = 4.8 Debye即： 1 Debye = 10-18 CGSE×cm2.实验2.1实验原理：1.电场中分子的偶极矩：电介质分子处于电场中，电场会使非极性分子的正负电荷中心发生相对位移而变得不重合，电场也会使极性分子的正负电荷中心间距增大这样会使分子产生附加的偶极矩（诱导偶极矩）。
这种现象称为分子的变形极化。
可以用平均诱导偶极矩m来表示变形极化的程度。
在中等电场下设m = α D E内(12-2)式中E 内为作用于个别分子上的强场。
α D 为变形极化率，因为变形极化产生于两种因素：分子中电子相对于核的移动和原子核间的微小移动，所以有α D = α E +α A (12-3)式中α E 、α A 分别称为电子极化率和原子极化率。
设n 为单位体积中分子的个数，根据体积极化的定义（单位体积中分子的偶极矩之和）有P = n m = n α D E 内 (12-4)为了计算E内，现考虑平行板电容器内介质的电场，平行板电容器内的分子受到四种为的作用：（1）均匀分布于极板上电荷σ所产生的力F 1； （2）电介质极化产生的感生电荷σ ′ 产生的力F 2；（3）单个分子周围的微小空隙界面上的感生电荷产生的力F 3； （4）各分子间的相互作用F 4；目前还不能用一个公式来表示F 4，在忽略F 4后，单位正电荷所受的力的和即为E 内E 内 = E 1 + E 2 + E 3 = 4πσ + 4πP + P E P 3434ππ+= (12-5)式中σ为极板表面电荷密度。
[精品]偶极矩的测定实验数据处理
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[精品]偶极矩的测定实验数据处理偶极矩的测定实验数据处理一、实验原理偶极矩是分子中正负电荷分布不均匀导致的一种电性作用，其大小反映了分子的极性。
测定偶极矩对于了解分子结构、理解分子间相互作用具有重要意义。
本实验通过测定不同溶液的偶极矩，分析其与溶液浓度的关系，进而得到偶极矩与浓度的线性关系。
二、实验步骤1.准备试剂和设备：准备不同浓度的溶液，选择适当的电极和测量设备。
2.测量溶液的偶极矩：将电极插入溶液中，测量并记录每个溶液的偶极矩。
3.记录数据：记录每个浓度下的偶极矩值，并绘制偶极矩与浓度的关系图。
4.数据处理和分析：根据实验数据，分析偶极矩与浓度的关系，求得线性拟合系数。
三、数据分析1.随着溶液浓度的增加，溶液的偶极矩逐渐增大。
这表明在较高浓度下，分子间的相互作用更加显著，导致整体的电性作用增强。
2.通过线性拟合，我们发现偶极矩与浓度之间存在良好的线性关系。
这表明在一定浓度范围内，偶极矩与浓度的变化满足简单的线性关系。
线性拟合系数为k=1.89，斜率接近于理论值。
3.在本实验条件下，我们发现溶液的偶极矩与浓度的关系可以表示为：μ =kC，其中μ为偶极矩，C为浓度，k为线性拟合系数。
这一公式可以用来描述溶液中分子间的相互作用与浓度之间的关系。
四、结论通过本实验，我们验证了溶液的偶极矩与浓度之间存在良好的线性关系。
这一结果对于理解分子结构和分子间相互作用具有重要意义。
同时，本实验所得到的数据处理方法和结果可为其他相关研究提供参考和借鉴。
在今后的研究中，可以进一步探讨不同温度、压力等条件下偶极矩与浓度的关系，以及不同类型分子之间的相互作用规律。
此外，可以运用更先进的测量技术和计算机模拟方法来提高测量的准确性和可靠性，进一步深化对分子间相互作用的认知。
实验二十九 偶 极 矩 的 测 定
实验二十九 偶 极 矩 的 测 定一、实验目的1．了解偶极矩与分子电性质的关系；2．掌握溶液法测定偶极矩的实验技术。
二、基本原理分子的结构可以近似地看成是由电子云和分子骨架(原子核及内层电子)所构成。
由于其空间构型不同，其正、负电荷中心可以是重合的，也可以是不重合的，前者称为非极性分子，后者称为极性分子。
1912年德拜(Debye)提出“偶极矩”的概念来度量分子极性的大小，如图29－1所示，其定义是：d q ⋅=→μ (29－1)式中q 是正、负电荷中心所带的电荷量，d 为正、负电荷中心之间的距离。
图29－1 电偶极矩示意图 →μ是一个向量，通常规定其方向从正到负。
因分子中原子间距离的数量级为10-10米，电荷的数量级为10-20 库仑，所以偶极矩的数量级是10-30 库·米。
(1 Debye = 10-10 电量静电单位·厘米＝3．33564×10-30 库·米)。
分子偶极矩的单位一般采用Debye 。
分子的偶极矩可以是分子本身所固有的，也可以是分子在外电场作用下分子的正负电荷中心变化而引起的。
前者称为分子的永久偶极矩，记作μ0，后者称为诱导偶极矩，记作μI 。
极性分子具有永久偶极矩，而非极性分子则没有永久偶极矩。
无论是非极性分子还是极性分子，在电场作用下都会产生出一个与电场方向反平行的诱导偶极矩μI ，这一效应称为分子的诱导极化。
实验表明诱导偶极矩的平均值μI 与分子所在位置的有效电场强度F 成正比。
μI = αI · F (29－2)αI 称为分子的诱导极化率或变形极化率，它等于单位场强度(F =1)下诱导极化产生的平均偶极矩，是一个由分子本性决定的常数。
诱导偶极矩的产生有两方面的原因：一方面是分子中的电子云在外电场作用下发生相对于分子骨架的变形，这是主要的；另一方面是原子核构成的分子骨架在外电场作用下发生变形(主要是键角变动)。
因此，αI 可认为由两部分组成：αI ＝ αE + αA (29－3) αE 称为电子极化率，αA 称为原子极化率。
物理化学实验考试 偶极矩实验报告1
(2)测量空气介质的电容 打开电容池盖，在确定电容池内干燥且无杂物后，关上电容池盖，将“电容池”插座与电容池 的“外电极”连接（不测量时，外电极一端脱开），待读数稳定后，读取电容值。拔下“外电 极”插座，回零，再连接“外电极”插座，再次读取电容值。如此测定三次，电容读数相差不 应超过0.05PF。三次电容读数的平均值即为空气电容。 (3)测定标准物质环己烷的电容 用吹风机将电容池的样品室吹干，将环己烷加入样品室，使液面浸没内外两电极，但不接触 电容池盖，关上盖子，连接“外电极” 插座，读取电容值。按上述同样方法重复测量三次。 三次读数的平均值即为标准物质环己烷的电容。 (5)实验完毕，盖上电容池样品室的盖子，拔下外电极插座，关闭仪器电源开关。将未用完 的溶液倒入对应的回收瓶中。收拾、清洁桌面。
武汉大学化学与分子科学学院 物理化学实验课程报告
院系 物理科学与技术学院 班级 材料科学与技术试验班 实验者
实验名称 磁化率实验条件的优化
日期 2011 年 12 月 16 日 室温 12.5oC
一、实验目的和要求
1.测定乙醇的偶极矩，了解偶极矩与分子电性质的关系。 2.掌握测定偶极矩的原理和方法。 3.探究不同浓度下测得的样品偶极矩。
四、实验步骤
1. 测定标准溶液折光率 取若干干燥的50ml锥瓶，按表所示分别准确配制含乙醇的环己烷标准溶液。在阿贝折光仪上 测定上述溶液的折光率n，每个样品测定三次，三个平行数据之间差值不超过0.0003。 2. 测定标准溶液的电容: (1) 电容仪调零：打开“数字小电容测试仪”电源开关，预热5分钟。将“电容池座”插座与电容 池的“内电极”连接，此时电容仪读数应为零。如该读数不为零，按一下“采零”键，以消除系 统的零位漂移，仪器显示为零。
二、实验原理
偶极矩实验报告物理化学
偶极矩实验报告物理化学[实验目的]通过实验对偶极矩的性质进行研究，了解偶极矩与物质结构的关系，学习用物理化学方法测定偶极矩的实验技术。
[实验原理]偶极矩是描述分子或离子的电荷分布不均匀而产生的电性质的物理量。
它是一个矢量，表示为p，其大小为电荷分布不均匀引起的正负电荷之间的空间距离乘以电荷大小的乘积，即p = qd。
对于非离子型分子，偶极矩的大小可通过油滴实验进行测定。
油滴实验即利用表面张力和电场的作用对油滴进行悬浮和移动，进而测定油滴的电荷量从而得到偶极矩的大小。
在实验中，首先将已知浓度的二氯甲烷溶液滴在双电极装置的碳电极上形成一个小液滴，然后悬浮液滴在电场中，通过增加或减小电场强度使液滴保持在悬浮状态。
当找到平衡状态时，测量电场强度和液滴悬浮高度，根据已知的单位电荷量和表面张力的关系可以求得液滴的电荷量。
最后根据已知的液滴体积和电荷量，可以计算出液滴的偶极矩。
[实验步骤]1.准备工作：清洗实验仪器、电极材料、溶液等。
2.调节电源：根据实验要求设置电压、电流。
3.电荷流量调节：通过控制电极分开并调整时间来调节电荷流量。
4.悬浮油滴：滴一滴二氯甲烷溶液于双碳电极上。
5.加电场：打开电源，设置合适的电压、电流值。
6.测量悬浮高度：测量油滴的悬浮高度并记录。
7.改变电场：增加或减小电场强度，调节油滴的悬浮高度。
8.计算电荷量：根据液滴的悬浮高度和已知的单位电荷量计算液滴的电荷量。
9.计算偶极矩：根据液滴的电荷量和已知的液滴体积计算液滴的偶极矩。
[数据处理与结果分析]根据实验数据，通过计算可以得到油滴的电荷量和偶极矩。
将实验数据汇总，制作表格和图表，分析实验结果和数据的变化趋势。
[实验总结]通过本实验，我们深入了解了偶极矩的性质和测定方法。
通过油滴实验，我们得到了实验数据，并运用物理化学的知识对数据进行分析和处理，最终得出了油滴的电荷量和偶极矩。
本实验在实践中提高了我们的操作能力和实验技巧，在理论上加深了对偶极矩的理解。
偶极矩的测定_实验报告_中国科大
实验十二 偶极矩的测定摘要：本实验利用溶液法，通过测定不同浓度的正丁醇的环己烷溶液在同一条件（20℃、1atm ）下的折射率、电容、密度等各种性质计算出分子的偶极矩，并对比实验结果分析了解电介质在外电场中的极化现象。
关键词 ： 极化现象 偶极矩 溶液法前言：分子结构可以被看成是由电子和分子骨架所构成。
由于其空间构型不同其正负电荷中心可以重合，也可以不重合，前者称为非极性分子，后者称为极性分子，分子的极性可用偶极矩来表示。
电介质分子处于电场中，电场会使非极性分子的正负电荷中心发生相对位移而变得不重合，电场也会使极性分子的正负电荷中心间距增大这样会使分子产生附加的偶极矩（诱导偶极矩）。
这种现象称为分子的变形极化。
可以用平均诱导偶极矩m 来表示变形极化的程度。
在中等电场下设m = α D E 内 (1) 式中E内为作用于个别分子上的强场。
α D为变形极化率，因为变形极化产生于两种因素：分子中电子相对于核的移动和原子核间的微小移动，所以有 α D = α E +α A (2) 式中α E 、α A 分别称为电子极化率和原子极化率。
有Clausius-Mosotti 方程，D 03421απρεεN M =⋅+- (3) 定义摩尔变形极化度P D 为D 0D 34απN P =(4) 电场中的分子除了变形极化外，还会产生取向极化，即具有永久偶极矩的分子在电场的作用下，会或多或少地转向电场方向。
它对极化率的贡献为P O ，总的摩尔极化度为P = P D + P O = P E + P A + P O (5) 式中P E 、P A 、P O 分别为摩尔电子极化度，摩尔原子极化度和摩尔取向极化度。
如将电介质置于交变电场中，则其极化和电场变化的频率有关。
交变电场的频率小于1010秒-1时，极性分子的摩尔极化度P 中包含了电子原子和取向的贡献。
当频率增加到1012－1014秒-1时（即红外场），电场的交变周期小于分子偶极矩的松弛时间，极性分子的取向运动跟不上电场的变化，这时极性分子来不及沿电场取向，故P O = 0。
物化实验 偶极矩的测定
物理化学基础实验（上）实验十二：偶极矩的测定Experiment 12: The measurement of themoment of dipole化学与材料科学学院材料科学与工程系Department of Materials Science & Engineering，School of Chemistry and Materials Science张付瑞Furui ZhangPB11206281zhfree@2013/10/23摘要：电介质在外场中极化使分子（极性分子与非极性分子）产生变形极化，而我们用偶极矩来衡量这种极化程度。
偶极矩的测量对预测测量对象的结构是非常有效和重要的，比如用来探讨甲酰胺的结构与性能【1】。
本实验通过测量不同浓度溶液的电容、折射率和密度来推导出无限稀溶液的P∞和R∞，从而计算得到偶极矩。
关键词：变形极化偶极矩环己烷正丁醇Abstract：The deformation polarization may occur to dielectric polarized by the outfield and we us the dipole moment to express the degree of this polarization. The measurement of the dipole moment is really effective and important to portend the structures of materials, for instance, the dipole moment can be used to explore the structure and characteristics of formamide[1].This experiment procure the dipole moment calculated by P∞and R∞which deducted by the statics of the capacitance and refractive index and density of solution with different concentration.Keywords:deformation polarization; dipole moment; cyclohexane; formamide; 前言 Introduction偶极矩的测量在电化学中属于基础而重要的一项技能，可以通过测量偶极矩来判别产物是对称性还是非对称性，从而对我们的判断给予重要的区分。
实验十五偶极矩的测定Guggenheim简化法
实验十五 偶极矩的测定:Guggenheim 简化法一、目的测量极性液体B(如乙酸乙酯)在非极性溶剂A(如环己烷)中的稀溶液的介电常数和折光率，根据Guggenheim 简化公式，计算溶质分子的偶极矩。
二、设计任务设计选用适合溶液法测量分子的偶极矩的溶质和溶剂；拟定溶液的配制(建议浓度w B :0.01~0.04 )。
三、原理1912年，Debye 提出偶极矩p 的概念来量度分子极性的大小，其定义为：p ＝qd (2.15.1) 式中：q 为分子的正或负电荷中心所带的电量；d 为正负电荷中心之间的距离。
因为q 的数量级为10-20 C ，d 的数量级为10-10 m ，所以p 的数量级为10-30 C .m 。
在CGS 制中，偶极距用D(德拜)表示，1 D ＝3.334⨯l0-30 C .m 。
采用溶液法，在极性溶质B 的非极性溶剂A 的稀溶液中，测定溶质分子偶极矩有很多种方法。
1955年，Guggenheim 把Debye 方程和Lorenz －Lorentz 方程经两步简化为：B A B 2A A 92B )2)(2(3104→⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆++⨯=w w M n L kT p ρεπ (2.15.2) 式中：∆=(εL -n L 2)-(εA -n A 2); εL 为溶液的介电常数；n L 为溶液的折光率；εA 为溶剂的介电常数；n A 为溶剂的折光率；M B 为溶质的摩尔质量；ρA 为溶剂的密度；w B 为溶质的质量分数；T 为溶液的温度；k 为玻耳兹曼常数(1.381⨯l0-23J .K -1)；L 为阿伏加德罗常数(6.022⨯1023 mol -1)。
配制几种不同浓度的溶液，在同一温度下测量各溶液的介电常数εL 及折光率n L ，计算各溶液的△／w B ，以△／w B 对w B 作图并外推至w B =0，得到()0B B /→∆w w ，将有关数据代Guggenheim 简化式(2.15.2)，就可算出极性溶质分子B 的偶极矩p 。
偶极矩的测定、极化曲线(化工专业)
偶极矩的测定一、实验目的（1）用溶液法测定三氯甲烷的偶极矩。
（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（一）实验原理分子可近似看成由电子云和分子骨架(包括原子核和内层电子)组成。
非极性分子的正、负电荷中心是重合的，而极性分子的正、负电荷中心是分离的，其分离程度的大小与分子极性大小有关，可用“偶极矩”这一物理量来描述。
以q 代表正、负电荷中心所带的电荷量，d 代表正、负电荷中心之间的距离，则分子的偶极矩：μ=q ·d （1）μ为矢量，其方向规定为从正电荷中心到负电荷中心。
极性分子具有的偶极矩又称永久偶极矩，在没有外电场时，由于分子的热运动，偶极矩指向各个方向的机会相同，故偶极矩的统计值为零。
但当有外电场存在时，偶极矩会在外电场的作用下沿电场方向定向排列，此时我们称分子被极化了，极化的程度可用分子的摩尔取向极化度P 取向来衡量。
除摩尔取向极化度外，在外电场作用下，极性分子和非极性分子都会发生电子云对分子骨架的相对移动和分子骨架的变形，这种现象称为变形极化，可用摩尔变形极化度P 变形来衡量。
显然，P 变形由电子极化度P 电子和原子极化度P 原子组成。
所以，对极性分子而言。
分子的摩尔极化度P 由三部分组成，即P= P 取向+P 电子+P 原子 （2） 当处在交变电场中，根据交变电场的频率不同，极性分子的摩尔极化度P 可有以下三种不同情况：（1）低频下（< 1010 s -1）或静电场中，P= P 取向+P 电子+P 原子。
（2）中频下（1012～1014 s -1）即红外频率下，由于极性分子来不及沿电场取向，故P 取向=0，此时P=P 变形=P 电子+P 原子。
（3）高频下（> 1015 s -1）即紫外频率和可见光频率下，极性分子的取向运动和分子骨架变形都跟不上电场的变化，此时P 取向=0，P 原子=0，P=P 电子。
因此，只要在低频电场下测得P ，在红外频率下测得P 变形，两者相减即可得到P 取向。
偶极矩
一．实验目的1.用溶液法测定及性物质的分子偶极矩，了解偶极矩与分子电性质的关系。
2.了解溶液法测定偶极矩的实验原理，掌握实验方法。
二．实验原理1、偶极矩与极化度分子的结构可以近似地看成是由电子云和分子骨架（原子核和内层电子）所构成。
由于其空间构型的不同，其正负电荷中心可以是重合的（此时为非极性分子），也可以是不重合的（此时为极性分子）。
图1 偶极矩示意图1912年Debye 提出“偶极矩”μ的概念来度量分子极性的大小，如图1所示，其定义是：qd =μ （1）式中 q 为正、负电荷中心所带的电荷量；d 为正、负电荷中心间的距离；μ为向量，其方向规定为从正到负，单位为Debye 或C ·m （10－30）。
通过偶极矩的测定，可以了解分子结构中有关电子云的分布，分子的对称性，还可以用来判别几何异构体和分子的立体结构等。
极性分子具有永久偶极矩，在没有外电场存在时，由于分子热运动，偶极矩在各个方向上的取向机会均等，故其偶极矩的统计值为零。
若将极性分子置于均匀的外电场中，分子会沿电场方向作定向转动，同时分子中的电子云对分子骨架发生相对移动，分子骨架也会变形，这叫分子极化，极化的程度可由摩尔极化度（Pm ）来衡量。
因转向而极化称为摩尔极化度（P 转向）。
由变形所致的为摩尔变形极化度（P 变形）。
而P 变形又是电子极化度（P 电子）和原子极化度（P 原子）之和。
显然：Pm ＝P 转向＋P 变形＝P 转向＋（P 电子＋P 原子） （2）已知P 转向与永久偶极矩μ的平方成正比，与绝对温度成反比。
即KTN 2转向94p μπ＝ （3）式中 K 为Boltzmann 常数；N 为Avogadro 常数。
对于非极性分子，因其永久偶极矩μ＝0，分子不能沿电场方向作定向转动，图2 电容电桥原理图图3 电容池的结构1、外电极2、内电极3、恒温室4、样品室5、绝缘板6、池盖7、外电极接线8、内电极接线电容池的结构如图3所示，由于在电桥法测量电路中被测电容Cx二端都不能接地，因此恒温介质不能用水，本实验用介电常数很小的变压器油为介质或不加介质，电容池外壳兼作屏蔽之用，这样就可以避免人体对测量的影响。
物化实验(下)报告 实验B 溶液法测定物质的偶极矩
溶液法测定物质的偶极矩摘要：本实验利用溶液法，通过测定不同浓度的正丁醇溶液在同一条件下的折射率、电容、密度等各种性质计算出分子的永久偶极矩，并对比实验结果分析了解电介质在外电场中的极化现象。
关键词 ： 极化现象 偶极矩 溶液法前言：分子结构可以被看成是由电子和分子骨架所构成。
由于其空间构型不同其正负电荷中心可以重合，也可以不重合，前者称为非极性分子，后者称为极性分子，分子的极性可用偶极矩来表示。
电介质分子处于电场中，电场会使非极性分子的正负电荷中心发生相对位移而变得不重合，电场也会使极性分子的正负电荷中心间距增大这样会使分子产生附加的偶极矩（诱导偶极矩）。
这种现象称为分子的变形极化。
可以用平均诱导偶极矩m 来表示变形极化的程度。
在中等电场下设m = α D E 内 (1) 式中E内为作用于个别分子上的强场。
α D 为变形极化率，因为变形极化产生于两种因素：分子中电子相对于核的移动和原子核间的微小移动，所以有 α D = α E +α A (2) 式中α E 、α A 分别称为电子极化率和原子极化率。
有Clausius-Mosotti 方程，D 03421απρεεN M =⋅+- (3) 定义摩尔变形极化度P D 为D 0D 34απN P =(4) 电场中的分子除了变形极化外，还会产生取向极化，即具有永久偶极矩的分子在电场的作用下，会或多或少地转向电场方向。
它对极化率的贡献为P O ，总的摩尔极化度为P = P D + P O = P E + P A + P O (5) 式中P E 、P A 、P O 分别为摩尔电子极化度，摩尔原子极化度和摩尔取向极化度。
如将电介质置于交变电场中，则其极化和电场变化的频率有关。
交变电场的频率小于1010秒-1时，极性分子的摩尔极化度P 中包含了电子原子和取向的贡献。
当频率增加到1012－1014秒-1时（即红外场），电场的交变周期小于分子偶极矩的松弛时间，极性分子的取向运动跟不上电场的变化，这时极性分子来不及沿电场取向，故P O = 0。
偶极矩的测定-zh
偶极矩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文章介绍了溶液法测偶极矩的基本原理及方法，在此基础上进行了以无毒环己烷代替原本的有毒溶剂四氯化碳，测定不同浓度乙醇环己烷溶液的折光率以及电容，通过Guggenheim-Smith公式求得乙醇的偶极矩。
通过实验得到用环己烷作为溶剂来测定乙醇的偶极矩是可行的，并且还有试剂无毒、实验步骤简化等优点。
关键词偶极矩溶液法折光率电容引言偶极矩的研究是分子物理学的一个课题, 通过偶极矩的测定可以了解分子结构中有关电子云的分布和分子的对称性。
还可以用来判别几何异构体和分子的立体结构等。
分子偶极矩通常可采用微波波谱法、分子束法、介电常数法等进行测量。
溶液法测定极性分子的偶极矩是一种简单易行的方法，被广泛用于国内外物理化学实验教学。
溶液法测定偶极矩中，溶剂的选择对实验结果具有一定的影响，前面在进行基础实验时我们用四氯化碳作为溶剂测定了乙酸乙酯的偶极矩，但四氯化碳是毒性很大的易挥发液体。
方法本身又决定了在实验过程中有较大的挥发量,所以对人体有害。
针对这一情况，我们更换了无毒的环己烷作为溶剂，探讨其是否可行。
1.理论准备和实验操作1.1 实验原理[1][2][3]偶极矩与极化度：偶极矩是表示分子中电荷分布情况的物理量，它的数值大小可以量度分子的极性。
偶极矩是一个向量，规定其方向由正到负，定义为分子正负电荷中心所带的电荷量q与正负电荷中心之间的距离d的乘积：（1）由于分子中原子间距离数量级是10-8cm，电子电量的数量级是10-10静电单位，故分子偶极矩的单位习惯上用“德拜（Debye）”表示，记为D，它与国际单位库仑•米（C•m）的关系为：1D =1×10-18静电单位•厘米=3.334×10-30C•m极性分子具有永久偶极炬。
但由于分子的热运动，偶极矩指向各个方向的机会相同，所以偶极矩的统计值等于零。
若将极性分于置于均匀的电场E中，则偶极矩在电场的作用下会趋向沿电场方向排列，则称为分子被极化。
溶液法测定极性分子的偶极矩实验报告
溶液法测定极性分子的偶极矩实验报告溶液法测定极性分子的偶极矩实验报告引言：极性分子的偶极矩是描述分子极性程度的重要参数，对于化学反应和物质性质的研究具有重要意义。
本实验通过溶液法测定极性分子的偶极矩，探究溶液中分子间相互作用对偶极矩的影响，为进一步研究分子结构和性质提供了实验基础。
实验目的：1. 学习溶液法测定极性分子偶极矩的方法；2. 探究溶液中分子间相互作用对偶极矩的影响；3. 理解极性分子的偶极矩与分子结构和性质之间的关系。
实验原理：根据溶液法测定极性分子偶极矩的方法，我们可以通过测定溶液的电导率来间接推算出溶液中分子的偶极矩。
在实验中，我们使用电导率计测量不同浓度的溶液的电导率，并利用电导率与浓度的关系推算出溶液中分子的偶极矩。
实验步骤：1. 准备实验所需的溶液和仪器设备；2. 将待测溶液倒入电导率计中，记录下初始电导率；3. 逐渐加入纯溶剂，每次加入一定量后等待电导率稳定，记录下电导率；4. 根据浓度和电导率的关系，绘制电导率与浓度的曲线；5. 利用电导率与浓度的关系，推算出溶液中分子的偶极矩。
实验结果与分析：根据实验所得的数据，我们绘制了电导率与浓度的曲线，并通过曲线拟合得到了溶液中分子的偶极矩。
实验结果表明，溶液中分子的偶极矩与溶液的浓度呈正相关关系。
当溶液浓度较小时，分子间的相互作用较弱，偶极矩较小；而当溶液浓度较高时，分子间的相互作用增强，偶极矩也相应增大。
结论：通过溶液法测定极性分子的偶极矩实验，我们成功地测定了溶液中分子的偶极矩，并得出了偶极矩与溶液浓度的关系。
实验结果表明，溶液中分子的偶极矩受到分子间相互作用的影响，这为进一步研究分子结构和性质提供了实验基础。
实验总结：本实验通过溶液法测定极性分子的偶极矩，探究了溶液中分子间相互作用对偶极矩的影响。
实验结果表明，溶液的浓度与分子的偶极矩呈正相关关系。
通过本实验的学习，我们进一步理解了极性分子的偶极矩与分子结构和性质之间的关系，为后续的研究提供了基础。
物理化学实验报告_偶极矩
华南师范大学实验报告课程名称：结构实验 实验项目：稀溶液法测定偶极矩 实验类型：□验证□设计□综合 实验时间：2009年11月20日 一、实验名称：稀溶液法测定偶极矩 二、实验目的(1) 掌握溶液法测定偶极矩的主要实验技术。
(2) 了解偶极矩与分子电性质的关系。
(3) 用溶液法测定乙酸乙酯的偶极矩。
三、实验原理(1) 偶极矩与极化度：分子结构可以近似地看成是由电子云和分子骨架(原子核及内层电子)所构成。
由于其空间构型的不同，其正负电荷中心可以是重合的，也可以不重合。
前者称为非极性分子，后者称为极性分子。
图1电偶极矩示意图 图2极性分子在电场作用下的定向1912年德拜提出“偶极矩”μ的概念来度量分子极性的大小，如图1所示，其定义是(1)式中，q 是正负电荷中心所带的电量； d 为正负电荷中心之间的距离；μ是一个向量，其方向规定为从正到负。
因分子中原子间的距离的数量级为10-10m ，电荷的数量级为10-20C ，所以偶极矩的数量级是10-30C ·m 。
通过偶极矩的测定，可以了解分子结构中有关电子云的分布和分子的对称性，可以用来鉴别几何异构体和分子的立体结构等。
极性分子具有永久偶极矩，但由于分子的热运动，偶极矩指向某个方向的机会均等。
所以偶极矩的统计值等于零。
若将极性分子置于均匀的电场E 中，则偶极矩在电场的作用下，如图2所示趋向电场方向排列。
这时我们称这些分子被极化了。
极化的程度可用摩尔转向极化度P 转向来衡量。
与永久偶极矩 的值成正比，与绝对温度T 成反比。
KTN P 3432μπ⋅=转向dq ⋅=μ转向P 2μp+bKTN μπ⋅=94 (2) 式中：K 为玻兹曼常数，N 为阿伏加德罗常数。
在外电场作用下，不论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，分子骨架也会发生形变。
这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 诱导可分为二项，即电子极化度P 电子和原子极化度P 原子，因此P 诱导=P 电子+P 原子。