偶极矩的测定ppt课件
偶极矩的测定28页PPT
上面已经提到，在红外频率的电场下，可以测得极性分子 摩尔诱导极化度P诱导= P电子+P原子 。但是在实验上由于条件的限 制，很难做到这一点。所以一般总是在高频电场下测定极性分 子的电子极化度 P电子 。
根据光的电磁理论，在同一频率的高频电场作用下，透明 物质的介电常数与折光率的关系为
n2
(8)
PN3K 2T
2
4 N
9 KT
(2)
式中：K为玻兹曼常数，N
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。P诱导与外电场强度成正比，与温度无关。
(4)
式中，M为被测2物质 的分子量； ρ为该物质的密度；ε可以
通过实验测定。
但(4)式是假定分子与分子间无相互作用而推导得到的。 所以它只适用于温度不太低的气相体系，对某些物质甚至根 本无法获得气相状态。因此后来提出了用一种溶液来解决这 一困难。溶液法的基本想法是，在无限稀释的非极性溶剂的 溶液中，溶质分子所处的状态和气相时相近，于是无限稀释 溶液中溶质的摩尔极化度 P2∞，就可以看作为(4)式中的P。
习惯上用摩尔折射度来表示高频区测得的极化度，而此时，
P转向=0，P原子=0，则
R2
P电子nn2212
M
(9)
n溶n1(1X2)
(10)
同样，从(9)式可以推导得无限稀释时，溶质的摩尔折射度 的公式：
lim P 电 子 R 2 X 2 0R 2n n 1 1 2 2 1 2M 2 1M 1(n 6 1 2 n 1 2M 2 )1 21
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。
偶极矩的测定
(12)
上式把物质分子的微观性质偶极矩和它的宏观性质介电常
数、密度、折射率联系起来，分子的永久偶极矩就可用下面 简化式计算：
0.012 (P 2 8R2 )T
0 .04 1 2 3 0 6 0P 2 R 2 (C m )
(13)
在某种情况下，若需要考虑P原子影响时，只需对P2∞作部分 修正就行了。
• 折光率的测定：用阿贝折光仪测定CCl4及各配制溶 液的折光率，注意测定时各样品需加样3次，每次 读取三个数据。
(3)
五、数据处理
(液1)的计密算度四氯溶及化摩碳尔(C分Cl数4)的X2密。度 1和各溶
MCC4l15.38
MCH 3CO2 O H5C8.811
编号 1
2
3
4
5
项目
瓶重(g)
(4)
式中，M为被测2物质 的分子量； ρ为该物质的密度；ε可以
通过实验测定。
但(4)式是假定分子与分子间无相互作用而推导得到的。 所以它只适用于温度不太低的气相体系，对某些物质甚至根 本无法获得气相状态。因此后来提出了用一种溶液来解决这 一困难。溶液法的基本想法是，在无限稀释的非极性溶剂的 溶液中，溶质分子所处的状态和气相时相近，于是无限稀释 溶液中溶质的摩尔极化度 P2∞，就可以看作为(4)式中的P。
此外测定偶极矩的方法还有多种，如温度法、分子束法、分 子光谱法及利用微波谱的斯诺克法等。这里就不一一介绍了。
(4) 介电常数的测定
介电常数是通过测定电容计算而得的。我们知道，如果在电容 器的两个极板间充以某种电解质，电容器的电容量就会增大。 如果维持极板上的电荷量不变，那么充电解质的电容器二板间 电势差就会减少。设 C0为极板间处于真空时的电容量，C为充 以电解质时的电容量，则C与 C0之比值ε称为该电解质的介电
物理化学实验课件-实验十九 偶极距的测定PPT28页
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
物理化学实验课件－实验十九 偶极距
的测定
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便
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
实验36偶极矩的测定
实验36偶极矩的测定实验36 偶极矩的测定一、实验目的1、掌握测量偶极矩的原理和方法；2、了解偶极矩仪的使用方法；3、掌握用正丁醇做溶剂测定环己烷偶极矩的方法。
二、实验原理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。
在中等强度的电场下设m=αD E 内式中E 内为作用于个别分子上的强场，αD 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αD =αE +αA 式中αE 、αA 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矢量和）有P=nm=nαD E 内为了计算E 内，考虑匀强电场中分子受到的静电力：维持匀强电场的电荷σ所产生的力F 1，电介质极化产生的感生电荷σ’产生的力F 2，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，各分子间的相互作用F 4 （忽略）E 内=E 1+E 2+E 3=4πσ+4πP +43P π=E+43P π 式中σ为极板表面电荷密度。
平行板电容器内电量为定值的条件下：ε=C/C 0=E 0/E ，式中ε，C 分别为电介质的介电常数和电容器的电容；脚标0对应于真空条件下的数值因为E=4πσ-4πσ’=E 0-4πσ’ 又E 0=εE可得E --='πεσ41式中σ’为感生电荷的面电荷密度。
体积极化的等价定义为“单位立方体上下表面的电荷σ’与其间距的积”，所以P=1×σ’=σ’ 因此E P --=πε41，即14-=επpE 可得E 内=34123414pp p πεεπεπ?-+=+- P=nαDE 内=1234D -+?εεαπn P ，即D3421απ=+ε-εn上式两边同乘分子量M 和同除以介质的密度ρ，并注意到nM/ρ=N0，即得D03421απρεεN M =?+- 这就是Clausius-Mosotti 方程。
溶液法测定极性分子的偶极矩 - 复旦大学PPT正式版
三、实验仪器
PCM-1A型 精密电容 测量仪
比重管
阿贝折光仪 电吹风
四、实验步骤
1. 折射率的测定
❖ 用阿贝折光仪测定四氯化碳及各配制溶液的折 光率，注意测定时各样品需加样3次，每次读取 三个数据。
P 电 子 R 2 x l2 i0 m n n 1 1 2 2 1 2 M 2 ρ 1 β M 1n 6 1 2 n 1 2 M 2 1 2 γ ρ 1 7
二 实验原理
❖ 式中，n1为溶剂的折射率；γ为常数，可由稀溶液的
近似公式求得：
Hale Waihona Puke n溶＝n1(1＋γx2) 式中，n溶是溶液的折射率。
❖ 当交变电场的频率进一步增加到大于1015s-1的高频(可 见光和紫外频率)时，极性分子的摩尔极化度等于电 子极化度P电子。
二 实验原理
❖ 原则上只要在低频电场下测得极性分子的摩尔极化度 P，在红外频率下测得极性分子的摩尔诱导极化度P诱 导，两者相减得到极性分子摩尔转向极化度 P转向，然 后代入(2)式就可算出极性分子的永久偶极矩来。
μ=q·d
（1）
电荷中心间的距离；μ是一个矢量，其方向规定为
从正到负，数量级为10-30C·m。
二 实验原理
• 极性分子具有永久偶极矩，在没有外电场存在时，其 偶极矩的统计值为零 。
• 若将极性分子置于均匀的电场中， 则偶极矩在电场 的作用下会趋向电场方向排列。这是我们称这些分子 被极化了，极化的程度可用摩尔转向极化度（P转向） 来衡量 。
2. 介电常数的测定
(1) 将电容测量仪通电，预热10min。
四、实验步骤
偶极矩的测定(精)
ε苯=2.283-0.00190（t-20）=2.28395
Cd=（ε标C空/- C标/）/（ε标-1） C溶液=C/溶液-Cd
12
C12 C0
C12 C空
C12
C
' 空
Cd
1.作d12—x2图，由直线斜率求值。
2.作n12—x2图，由直线斜率求值。
3.作12—x2图，由直线斜率求值。
4.由d1、1、、值，求算P2,∞。
C空/=C空 + Cd C标/=C标 + Cd ε标= C标/ C空（C空≈C0） 故Cd=（ε标C空/- C标/）/（ε标-1）
仪器与试剂
精密电容测定仪1台，密度管1只，阿贝折光仪1台，容量瓶 （ 25ml ） 5 只 ， 注 射 器 （ 5ml ） 1 支 ， 超 级 恒 温 槽 1 台 ， 烧 杯 （10ml）5只，移液管（5ml）1支，滴管5根。
偶极矩的测定
目的要求
1.用溶液法测定CHCl3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
基本原理
1. 偶极矩与极化度
分子极性大小常用偶极矩来度量，其定义为：
qd
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，
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
W2 W1
W0 W0
dt ,H2O
以d12～X2作图，从直线斜率求得β。
4、介电常数的测定
（1）Cd的测定 测空气和苯的电容C/空和C/苯，由ε苯=2.283-0.00190（t-20）算出实
验温度时苯的介电常数ε标，代入公式Cd=（ε标C空/- C标/）/（ε标1）求得Cd。
（2）溶液电容的测定
偶极矩的测定
C
(14)
Co
法拉第在1837年就解释了这一现象，认为这是由于电解质
在电场中极化而引起的。极化作用形成一反向电场，如图(3)
所示，因而抵消了一部分外加电场。
测定电容的方法一般有电桥法、拍频法和谐振法，后二者
为测定介电常数所常用，抗干扰性能好，精度高，但仪器价 格较贵。本实验中采用电桥法，选用的仪器为CC—6型小电 容测定仪。其桥路为变压器比例臂电桥。电桥平衡条件是：
中给予扣除。测求 Cd 的方法如下：
第一步，电容池盛空气，测定出 C
' 空
C空 ' C空Cd
（2-16）
第二步，电容池盛标准物质，测定出
C
' 标
C标 ' C标Cd
(2-17)
因C空与C标间有如下关系（近似将 C空 Co )
C标 C空
(18)
将（2-16）、（2-17）和（2-18）三式联立求解，可得:
此外测定偶极矩的方法还有多种，如温度法、分子束法、分 子光谱法及利用微波谱的斯诺克法等。这里就不一一介绍了。
(4) 介电常数的测定
介电常数是通过测定电容计算而得的。我们知道，如果在电容 器的两个极板间充以某种电解质，电容器的电容量就会增大。 如果维持极板上的电荷量不变，那么充电解质的电容器二板间 电势差就会减少。设 C0为极板间处于真空时的电容量，C为充 以电解质时的电容量，则C与 C0之比值ε称为该电解质的介电
上面已经提到，在红外频率的电场下，可以测得极性分子 摩尔诱导极化度P诱导= P电子+P原子 。但是在实验上由于条件的限 制，很难做到这一点。所以一般总是在高频电场下测定极性分 子的电子极化度 P电子 。
根据光的电磁理论，在同一频率的高频电场作用下，透明 物质的介电常数与折光率的关系为
物理化学实验课件-实验十九 偶极距的测定PPT共28页
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
•
7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
•
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
•
10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
Байду номын сангаас谢谢！
溶液法测定极性分子的偶极矩(上课用)
溶液法测定极性分子的偶极矩I. 目的与要求一、用溶液法测定乙酸乙酯的偶极矩二、了解偶极矩与分子电性质的关系三、掌握溶液法测定偶极矩的实验技术I I. 基本原理一、偶极矩与极化度分子结构可以近似地被石成是由电子。
和对于骨架（原子核及层电子）所构成的。
由于分子空间构型的不同，其正、负电荷中心可能是重合的，也可能不重合，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1912年，德拜（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dq⋅=μ（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，μ是一个向量，其方向规定从正到负。
因分子中原子间距离的数量级为1010-m，电荷的数量级为2010-C，所以偶极矩的数量级是3010-C·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等情况，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，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。
若将极性分子置于均匀的电场中，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转向极化度转向P来衡量。
转向P与永久偶极矩平方成正比，与热力学温度T成反比kTL kT L P 2294334μπμπ=⋅=转向 （2） 式中k 为玻耳兹曼常数，L 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，用摩尔诱导极化度诱导P 来衡量。
显然，诱导P 可分为二项，即电子极化度电子P ，和原子极化度原子P ，因此诱导P = 电子P + 原子P 。
诱导P 与外电场强度成正比，与温度无关。
如果外电场是交变电场，极性分子的极化情况则与交变电场的频率有关。
当处于频率小于1010-s -1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P = 转向P + 电子P + 原子P （3）当频率增加到1210-～1410-s -1的中频（红外频率）时，电场的交变周期小于分子偶极矩的弛豫时间，极性分子的转向运动跟不上电场的变化，即极性分子来不及沿电场定向，故转向P = 0。
固有偶极的偶极矩PPT课件
z2
3
4
5
6
模型 直线形 平面三角形 正四面体 三角双锥体 正八面体
Y
A
YY
YY
Y Y
A Y
A YY YY
A Y
Y YY A Y
YY Y
第10页/共88页
●“分子立体构型”是指不包括孤对电子对的AXn中的 A 和 n 个 X( 配 位 原 子 ) 在 空 间 的 排 布 ， 只 有 当 AXnEm 中 的 m=0时，即AYZ=AXn时，VSEPR模型才是分子立体构型， 否则，得到VSEPR模型后要略去孤对电子对，才得到它
对于我们经常遇到的分子或离子[特别是以非金属原 子为中心的单核(即单中心)分子或离子,用这一理论模 型预言的立体结构很少与事实不符。
第7页/共88页
VSEPR模型的要点: ●用通式AXnEm来表示所有只含一个中心原 子的分子或离子的组成，式中A表示中心原子, X表示配位原子(也叫端位原子),下标n表示配位 原子的个数, E表示中心原子上的孤对电子对,下 标m是电子对数。已知分子或离子的组成和原 子的排列顺序时, m值可用下式确定: m=(A的族价-X的化合价×X的个数+/-离子的 电荷数)/2
↑↑
能形成化学键。
● 自旋相反时， r = r 0 时，
↑↓
V 值最小，为 E= －D
( D >0，－D<0 ) ，
此时两个 H 原子之间形
R
成了化学键。
第22页/共88页
● 共价键特点
* 饱和性
一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋相反的电子配对 成键。因为每个原子的价轨道数目和未成对电子数目都是一 定的
第12页/共88页
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。
而在电场频率为1012s -1～1014 s -1的中频电场下（红外光区），因为电场的交变周期小，使得极性分子的定向运动跟不上电场变化，即极性分子无法沿电场方向定向，则P μ= 0。
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厦门大学化学化工学院
1
分子
偶极矩
极性分子
非极性分子
正负电荷中心不重合 正负电荷中心重合
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、实验目的
1．用溶液法测定乙醇的偶极矩。 2．了解分子偶极矩和分子电性质的关系 3．掌握折射法测偶极矩的实验技术。
3
二、实验仪器和试剂
容量瓶(50mL)4只 数字小电容测试仪 电容池一只 电吹风一只 环己烷(AR)预先干燥处理 乙醇(AR)预先干燥处理
6
转向极化：分子沿外电场的方向作定向的转动而产生极化；
变形极化（电子极化和原子极化）：分子中的电子云对分
子骨架的相对移动和分子骨架的变形而产生极化。 极化的程度可用摩尔极化度衡量：
P P转向+P变形＝P转向+(P电子＋P原子）
uur
P转向＝
4 9
LA
2
kT
(1)
7
如何求 P转向 ？ 转向
摩尔极化度（P）
4
三、实验原理与方法 分子极性大小用偶极矩来度量，其定义：
q r
偶极矩是矢量，规定： 方向是从正电荷中心指向负电荷中心
5
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，偶极矩指向各方向 机会均等，故其偶极矩统计值为零。
若将极性分子置于均匀的外电场中，分子 将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，称为分子极化。极化的程度可用摩尔极 化度P来度量。
标 1
代入12即可求得Cd
14
选择溶剂应考虑以下因素： （a）必须是非极性的 （b）与溶剂的性质（如密度等）相
差越大越好，这样不同浓度溶液测量数据 的差别，测定相对误差小。
（c）溶剂稳定，毒性小，挥发性小， 便于操作。
15
稀溶液配制：
x(乙醇)
0.01
0.03
0.05
0.07
1ml
V乙醇/ml
0.1
19
4、实验记录与数据处理
(1)、实验体系
乙醇的环己烷溶液 测电容和折射率时恒温温度：20℃或25℃
(2)、实验记录及数据处理
记录实验数据并进行数据计算处理，对比 实验结果与理论文献值的差别，分析原因并思 考如何处理。
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五、思考问题 1、本实验测定偶极矩时做了哪些近
似处理? 2、准确测定溶质的摩尔极化度和摩
尔折射度时，为何要外推到无限稀释? 3、在偶极矩测定实验中样品室吹干
时为什么不能用热风吹干?
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量一个已知介电常数的标准物质，可得：
C空
C标 '
C
' 空
标 1
Cd
C '空 C空
标C '空 C 标 1
'标
溶液
C溶液 C0
C '溶液 Cd C '空 Cd
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用电吹风将电容池二极间的空隙吹干，旋上金 属盖。读出电容值。读取电容值，重复测试三次， 三次平均值即为 C空′(C空+Cd－仪器的分布电容)。
18
(2)溶液电容的测定
测定方法与标准物质的测量相同。重复测定 时，不但要移去电容间的溶液，还要用电吹风将 二极间的空隙吹干。然后复测C空′值，两次值差 有不大于0.01pF。再加入待测溶液，测电容，两 次测定的数据的差值应小于0.02pF，否则要继续 复测。三次所测电容读数取平均值，减去Cd,即 为溶液的电容值C12。由于溶液易挥发，故加样 时动作要迅速，加样后塑料塞要塞紧。
M1
1
1 1 1 2
M2
M1 1
(2)
10
P变形的测定
考虑到P原子很小，P变形≈P电子。这里采用在高频下测
定不同溶液的折射率用于求算P变形，如下式所示： n溶 n1(1 x2 )
P变形
P电子＝R2
=
lim
x0
R
n12 n12
1 2
M2
M1 1
6n12M1 (n12 2)2 1
(3)
再用滴管吸取干燥过的标准物质，从金属盖的 中间口加入环己烷，使液面超过电极。并盖上塑料 塞，以防环己烷挥发。恒温数分钟后，如上述步骤 测定电容值。然后打开金属盖，移去电极间的环己 烷 (倒入回收瓶中)。重新装样再次测电容值。三次 测量的电容值的平均值即为C标′。从而可求C空(近似 等于C0)和Cd的值。
原子
电子 射频 89
低频
微波 10 11
可
红外
见
光
12 13 14 15
lg(v/Hz)
中频
紫外 16 17
P P转向+P电子＋P原子 P P变形＝P电子＋P原子 8
如何测定P？
对于分子间相互力很小的体系，如温度不太低的气体，P与介 电常数的关系为：
P 1 gM 2
（气体） 相互作用小
结合 (1)(2)(3)公式，可导出：
0.0128 (P2 R2 ) T
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介电常数的测定： 介电常数是电容器两极间充满某物质时
的电容值Cc与同一电容器在真空时的电 容量C0之比，即：
＝Cc Cc
C0 C空气
12
本实验的待测物质放在电容池中利用小
电容测试仪进行测试，但电容池在小电容测
试仪的插孔上所呈现的电容C测可看作为电 容池二电极间的电容C和整个测试系统中的 分布电容Cd并联所构成，即C测＝C+ Cd 。C 是随介质不同而变化的，而Cd不随测试物质 改变而改变的恒值，即Cd不是所测物质的电 容，应在各次测量后扣除。求Cd的方法是用 已知介电常数的标准物质进行标定。
0.2
0.3
0.4
10ml V环己烷/ml
9.9
9.8
9.7
9.6
参数变化规律： 电容： 小→大 折射率： 大→小 乙醇-环己烷溶液，密度关系： 0.771 0.0401x
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1、折光率测定
测定纯溶剂和4份所配溶液的折光率。 注意各样品加样三次，每次读取三个数据。
2、介电常数测定
为了消除整套系统中的分布电容Cd，先测
在非极性溶剂的无限稀溶液中，极性分子的状态和气体相近也 可利用该式来计算。
乙醇
环己烷
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可以采用溶液法测定摩尔极化度。 在低频下对于无限稀释的溶质，利用稀溶液中的近似 公式：
溶 1(1 x2 ), 溶 1(1 x2 )
可导出摩尔极化度有下述表达式：
P
P2
lim
x2 0
P2
31 (1 2)2
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测得标准物质的电容C标′(C测)。
C标' C标 Cd
··········· 11
再测不加样品的空电容器的电容C空′
C空' C空 Cd
··········· 12
C标' C空' C标 C空
··········· 13
近似：C空≈C0， C标 C0 C空 代入13
C空
C标' C空'