磁化率数据处理
磁化率测定
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=χMρ②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=Lμ0μm23kT③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=12A(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=mℎM，而χ0值很小，相应的项可以忽略，可得 F=12mχmμ0H2ℎM⑥在磁天平中利用精度为0.1mg的电子天平间接测量 F。
实验十三配合物磁化率的测定
实验十三配合物磁化率的测定。
实验十三配合物磁化率的测定一、实验目的1.学习和掌握磁化率的定义和测量方法。
2.通过测定配合物的磁化率，了解配合物中配位键的性质和结构特点。
二、实验原理磁化率是物质在外磁场作用下表现出的磁性大小的量度，是物质磁性的重要参数。
对于具有未成对电子的顺磁性物质，其磁化率与温度、磁场强度等相关因素有关。
而对于具有成对电子的抗磁性物质，其磁化率与温度、磁场强度等因素无关。
配合物是指由配体和中心离子通过配位键结合形成的一类化合物。
配合物的磁化率受到配位键的键能、配体的电子云分布以及外界磁场等多种因素的影响。
通过对配合物磁化率的测定，可以了解配合物的结构特征、配位键的性质等信息。
三、实验步骤1.仪器准备：准备好磁化率仪、电磁铁、样品管、天平、容量瓶、滴管等实验所需仪器和试剂。
2.样品制备：称取适量样品，溶解在适量的溶剂中，配制成一定浓度的溶液。
3.装样：将溶液分别倒入两个样品管中，将其中一个样品管中的溶液置于冰箱中冷藏，以备后续测量温度对磁化率的影响。
4.测量：开启磁化率仪，将样品管放入测量室，调节电磁铁的电流，使磁场强度缓慢增大，记录下每个样品管中溶液的磁化率。
5.数据处理：将测量得到的数据进行整理和计算，分析不同配合物溶液的磁化率特点，结合已知文献资料进行比较。
6.温度影响：将从冰箱中取出的样品管溶液逐渐恢复至室温，测量其磁化率，观察温度变化对磁化率的影响。
四、实验结果与数据分析通过实验，我们测定了不同配合物溶液在不同温度下的磁化率。
具体数据如下表所示：合物的结构、配体性质、配位键的键能等因素有关。
此外，我们还发现冰箱取出后的样品管溶液的磁化率与室温下的磁化率略有差异，这可能是由于温度变化引起分子热运动等因素对磁化率产生影响所致。
五、结论通过本次实验，我们掌握了磁化率的定义和测量方法。
通过对不同配合物溶液的磁化率进行测定，我们了解了这些配合物的结构特征和性质。
同时，我们也发现温度变化对磁化率具有一定影响，这需要在进行磁化率分析时予以考虑。
磁化率
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2.
本实验中为什么样品装填高度要求在 15cm 左右？ 要求样品装填在１５ｃｍ左右是要确保管顶端位于场强最弱的区域 （即场强为０） ， 如果装药不够高就达不到场强最弱的区域， 实验结果将不准确， 将会有很大的误差
3. 4.
在不同励磁电流下测定的样品摩尔磁化率是否相同？ 在不同励磁电流下测得样品的摩尔磁化率应相同，因摩尔磁化率是物质的特质 从摩尔磁化率如何计算分子内未成对电子书及判断其配建类型？ 对于顺磁性物质而言，摩尔顺磁磁化率与分子磁矩 µ m 关系可由居里－郎之万 公式表示 ： 式中 L 为阿伏加德罗常数(6.022 ×1023mol 1)， 、 k 为玻尔兹曼常数(1.3806×10-23J· K 1)，
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µ 0 为真空磁导率（4π×10 7N· A 2，T 为热力学温度。式((2-136)可作为由实验测定磁
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化率来研究物质内部结构的依据。 分子磁矩由分子内未配对电子数 n 决定，其关系如下：
式中 µB 为玻尔磁子，是磁矩的自然单位。µB=9.274 ×10-24J· T-1(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络合物分子的配键类型。
1.256×10-4 1.41×10-4 14.23×10-22 15.12×10-22 4.39 4.90
由上述计算结果可知， 除了 4.91 偏差较大以外， 计算所得的未成对电子数都在 4 左右， 若取整，可得硫酸亚铁未配对电子数为 4。 误差来源分析： 1） 、励磁电流不能每一次都准确定位在某个确定的电流处，所以每次的 H 不同比如 1A 只是大约在 1A 左右，所以每一次相同电流示数下的 H 可能不同； 2） 、装样不紧密也会带来误差，在推导公式 χm =
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。
（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。
磁化率测定
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：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=χMρ②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=Lμ0μm23kT③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=12A(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=mℎM，而χ0值很小，相应的项可以忽略，可得 F=12mχmμ0H2ℎM⑥在磁天平中利用精度为的电子天平间接测量 F。
磁化率的测定(实验报告)
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。
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：式中L为阿伏加德罗常数×1023mol－1)，、k为玻尔兹曼常数×10-23J·K－1)，µ0为真空磁导率（4π×10－7N·A－2，T为热力学温度。
磁化率的测定(实验报告)
磁化率的测定之五兆芳芳创作测定物质的摩尔磁化率，推算份子磁矩，估量份子内未成对电子数，判断份子配键的类型.掌握古埃(Gouy)磁天平测定磁化率的原理和办法.2.实验原理摩尔磁化率和份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暗示，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，暗示单位体积内磁场强度的变更，反应了物质被磁化的难易程度.化学上经常使用摩尔磁化率χm暗示磁化程度，它与χ的关系为式中M、ρ辨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、离子或份子中没有自旋未成对的电子，即它的份子磁矩，µm=0.当它受到外磁场作用时，内部会产生感应的“份子电流”，相应产生一种与外磁场标的目的相反的感应磁矩.如同线圈在磁场中产生感生电流，这一电流的附加磁场标的目的与外磁场相反.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反暗示，且χ反<0.第二种，物质的原子、离子或份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，份子磁矩µm≠0.这些杂乱取向的份子磁矩在受到外磁场作用时，其标的目的总是趋向于与外磁场同标的目的，这种物质称为顺磁性物质，如Mn，Cr，Pt等，表示出的顺磁磁化率用χ顺暗示.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.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，并且在外磁场消失后其磁性其实不必失.这种物质称为铁磁性物质.对于顺磁性物质而言，摩尔顺磁磁化率与份子磁矩µm关系可由居里－郎之万公式暗示：式中L为阿伏加德罗常数(6.022 ×1023mol－1)，、k为玻尔兹曼常数(1.3806×10-23J·K－1)，µ0为真空磁导率（4π×10－7N·A－2，T为热力学温度.式((2-136)可作为由实验测定磁化率来研究物质内部结构的依据.份子磁矩由份子内未配对电子数n决定，其关系如下：式中µB为玻尔磁子，是磁矩的自然单位.µB=9.274 ×10-24J·T-1(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络合物份子的配键类型.例如，Fe2+离子在自由离子状态下的外层电子结构为3d64s04p0.如以它作为中心离子与6个H20配位体形成[Fe(H20)6]2+络离子，是电价络合物.其中Fe2＋离子仍然保持原自由离子状态下的电子层结构，此时n=4.如下图所示：如果Fe2+离子与6个CN－离子配位体形成[Fe(CN)6]4－络离子，则是共价络合物.这时其中Fe2+离子的外电子层结构产生变更，n=0.见图2-64所示：显然，其中6个空轨道形成d2sp3的6个杂化轨道，它们能接受6个CN－离子中的6对孤对电子，形成共价配键.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，测定原理如图2所示.一个截面积为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.前已述及，对于顺磁性物质，此时产生的附加磁场与原磁场同向，即物质内磁场强度增大，在磁场中受到吸引力.设χ0为空气的体积磁化率，可以证明，样品管内样品受到的力为：考虑到ρ＝m/hA，而χ0值很小，相应的项可以疏忽，可得在磁天平法中利用精度为0.1mg的电子天平直接丈量F值.设△m0为空样品管在有磁场和无磁场时的称量值的变更，△m为装样品后在有磁场和无磁场时的称量值的变更，则式中、g为重力加快度(·s－2).可得磁场强度H可由特斯拉计或CT5高斯计丈量.应该注意，高斯计丈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B =µ0H关系式计较得到，H的单位为A·m－1.也可用已知磁化率的莫尔氏盐标定.莫尔氏盐的摩尔磁化率B与热力学m温度T的关系为：式中M为莫尔氏盐的摩尔质量(kg·mol－1).3.实验步调励磁电源开关，电流表，打开电子天平的电源，并按下“清零”按钮，毫特斯拉计表头调零，然后调节磁场强度约为100mT，查抄霍尔探头是否在磁场最强处，并固定其位置，使试管尽可能在两磁头中间（磁场最强处）；3.2取一支清洁、枯燥的空样品管，悬挂在天平一端的挂钩上，使样品管的底部在磁极中心连线上，准确称量空样品管；3.3慢慢调节磁场强度为300（mT），等电子天平读数稳定之后，读取电子天平的读数；3.4慢慢调节磁场强度读数至350（mT），读取电子天平的读数；3.5慢慢调节磁场强度读数高至400（mT），等30秒，然后下降至350（mT），读取电子天平的读数；3.6将磁场强度读数降至300（mT），读取电子天平的读数；3.7再将磁场强度读数调至最小，读取电子天平的读数；3.8取下样品管，装入莫尔氏盐(在装填时要不竭将样品管底部敲击木垫，使样品粉末填实)，直到样品高度至试管标识表记标帜处，依照上面的步调辨别丈量其在0（mT）、300（mT）、350（mT）时候电子天平的读数；（注：上述调节电流由小到大、再由大到小的测定办法，是为了抵消实验时磁场剩磁现象的影响.）3.9样品的摩尔磁化率测定用标定磁场强度的样品管辨别装入样品1亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]·3H20和样品2硫酸亚铁FeS04·7H20，按上述相同的步调丈量其在0（mT）、300（mT）、350（mT）时候电子天平的读数.4.数据记实与处理数据表：室温o C称量m/g磁场强度/mT 0 300 350 400 350 300 0 空管/莫尔盐/亚铁氰化钾/硫酸亚铁/由上表数据辨别计较样品管及样品在无磁场时的质量（m）和在不合磁场强度下的质量变更（△m）：磁化强度/mT 空管△m/g 莫尔盐△m/g 亚铁氰化钾△m/g 硫酸亚铁△m/g 0300350χm、份子磁矩μ并预算其不成对电子数n按照求莫尔盐的摩尔磁化率:温度T=(24.9+273.15)KM 莫尔盐硫酸亚铁=278.02 g/mol M 六氰合铁（II ）酸钾=422.39 g/molχm =L μ0μm 2/3kTL=6.022 ×1023mol －1,k=1.3806×10-23J·K －1，µ0=4π×10－7N·A －2，µB =9.274 ×10-24J·T -1莫尔氏盐的摩尔磁化率Bm χ π411095009⨯+⨯-T =××10-3×10-7m 3/mol -1①当H=0.3T,m 标 = 3.0373g,m 样品1=2.5326g,m 样品2χ样1=111-m -样品样品空管标准空管空管样品空管标标m M m m m m x ⨯∆∆∆∆++= ×10-9m 3/mol -1因为χ样1小于0，所以μm 不存在，则n=0χ样2=222-m -样品样品空管标准空管空管样品空管标标m M m m m m x ⨯∆∆∆∆++×10-8m 3/mol -1 μm ×10-23J·T -1②当H=0.35T,m’标=3.0891g,m 样品1=2.5357g,m 样品2χ样1=111-m -样品样品空管标准空管空管样品空管标标m M m m m m x ⨯∆∆∆∆++×10-9m 3/mol -1μm 因为χ样1小于0，所以μm 不存在，则n=0χ样2=222-m -样品样品空管标准空管空管样品空管标标m M m m m m x ⨯∆∆∆∆++=×10-8m 3/mol -1 μm ×10-23J·T -1 这个是Fe 2+，配合上6个CN -，sd 2p 3杂化Fe 自己带26个电子[Ar]3s 2 2d 8 3p 0失去两个电子，[Ar]2d 8，按能量最小散布，以及CN -强配体，为0 2 2 2 2，故有0对孤对电子，所以在0.3T 和3.5T 中，所测得的亚铁氰化钾的孤对电子数较为准确；FeSO 4*7H 2O 的成单电子数为4，顺磁性.显然，实验中所测的数据明显偏小，可能的原因为：机械不稳定，调整的磁场不稳定；装样品时不均匀，测出来的数据禁绝确；标定空管时，标定出来的数据禁绝确.5.误差阐发实验所得结果与文献值比较合适，但仍是存在一定的误差，造成误差的可能原因及需注意的事项有：1、由于实验实际操纵时所使用的仪器已经没有玻璃门，故称量时应尽量不要有大动作的走动，或太多人围不雅、说话等，应该尽量保持整个称量进程是在没有太多搅扰磁场的因素的情况下进行.2、样品管一定要洁净.ΔW 空管=W 空管(H=H)-W 空管(H=0)>0时标明样品管不洁净，应改换.装在样品管内的样品要均匀紧密、上下一致、端面平整、高度丈量准确.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.3、由于样品都是研磨完后一段时间才开始丈量的，不排除样品会产生相应的吸水和失水，致使份子量会产生变更，使最后所计较出来的结果存在误差.4、丈量样品高度h 的误差严重影响实验的精度，这从摩尔磁化率的计较公式 22()MaF E M W W gh WH χ∆-∆=可以看出来.而由于最上面的那些样品粉末不克不及压紧压平，丈量高度h 的误差仍是比较大的.5、装样不紧密也会带来较大误差——推导22()MaF E M W W gh WH χ∆-∆=公式时用到了密度ρ，最后表示在高度h 中.“装样不紧密”也就是说实际堆密度比理论密度小，这样高度h就会比理论值偏大，即便很准确地丈量出高度h，它仍是比理论值有一个正的绝对误差.6、励磁电流不克不及每次都准确地定在同一位置，只能说是包管大概在这个位置邻近，因此实际上磁场强度并不是每次都是一致的.所以，励磁电流的变更应平稳、迟缓，调节电流时不宜用力过大.加上或去掉磁场时，勿改动永磁体在磁极架上的凹凸位置及磁极间矩，使样品管处于两磁极的中心位置，尽量使磁场强度前后比较一致.7、读数时最好自始至终由同一团体来读数，以削减由于大家读数时因时间距离不合所造成的误差.每次称量最好先停十秒，待磁场比较稳定时才读数，可削减误差.。
磁化率的测定数据处理
=3.9707×10-7m3/kg=1.5571×10-7m3/mol
相应的磁场强度
H= = =2.9386 T
2、由标准样品求出其余样品磁化率
相关数据如下：
样品
（ ）/g
H/cm
m/g
莫尔氏盐
392.14
0.16425
11.2
24.3493
亚铁氰化钾
18.8117
18.81170
18.8089
18.80890
25.1800
26.18005
25.1725
26.17520
-0.00280
-0.00485
-0.00205
7.36835
h=11.1cm
18.8117
18.8089
25.1801
25.1752
二、计算莫尔氏盐磁化率，求出磁感应强度；再由标准样品求出其余样品磁化率
0.16425
7.47140
h=11.2cm
18.3211
18.3189
25.7925
25.9546
硫酸亚铁
19.8665
19.86650
19.8645
19.86650
25.9549
25.95490
26.1546
26.15460
-0.00200
0.19970
0.20170
6.08840
h=10.6cm
7.47140
硫酸亚铁
278.03
0.19970
10.6
6.08840
铁氰化钾
329.25
0.03415
实验三磁化率的测定
3d
4s
4p
图3-2 d2sp3 杂化轨道
(5) 古埃(GOUG)法测定磁化率 XM ：本试验 采用古埃磁天平法测定物质旳 XM
z y
o x
图3-3古埃(GOUG)磁天平示意图
这么，圆形样品管就处于一种不均匀磁场 中，则磁场对样品作用力 为：
f
Ho (X
H
X空）AH
H S
ds
(3-11)
式中
A ——样品截面积；
XM X Xo
(3 - 4)
但因为 XM Xo ，故顺磁性物质 XM ＞0，且近似地把 Xμ 看成 XM ，即：
XM X
(3-5)
除反磁性物质和顺磁性物质外，还有少数物质旳磁化率尤
其大，且磁化程度与外磁场之间并非正比关系，称为铁磁性
物质。
(2) 顺磁磁化率 Xμ和分子磁矩旳关系，一般服从居里定律。
(4) 根据未成对电子数判断络合物旳配键类型： 由(3-10)式算 出旳未成对电子数，对于研究原子或离子旳电子构造，判断 络合物旳配键类型是很有意义旳。
3d
4s
4p
图3-1 Fe2+ 旳在自由离子状态下旳电子构造
络合物旳价键理论以为：络合物可分为电价络合物和共 价络合物。电价络合物是指中央离子与配位体之间靠静电库 仑力结合起来，这种化学键称为电价配键。这时中央离子旳 电子构造不受配位体影响，基本上保持自由离子旳电子构造。 共价络合物则是以中央离子旳空旳价电子轨道接受配位体旳 孤对电子以形成共价电子重排，以腾出更多空旳价电子轨道， 并进行“杂化”，来容纳配位体旳电子对。
△m空管（H1）=1/2[△m1(H1)＋△m2(H1)]
△ m空管（H2）=1/2[△m1(H2)＋△m2(H2)]
设计实验 磁化率的测定
设计实验：磁化率测定武汉大学 化学与分子科学学院一、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. 探究样品高度、磁场强度对磁化率的测定造成的影响。
二、实验原理1. 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'=4πxH (1)H'为附加磁场强度，H 外磁场强度，x 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X m = xM/ρ (2)式中M 、ρ 分别为物质的摩尔质量与密度.X m 的单位为m 3mol -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.称为反磁磁化率，用X 反表示，且X<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 X 顺表示.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μ m 关系可由居里－郎之万公式表示：X 顺=Lμ0μm 2 /(3kT) (3)式中L 为阿伏加德罗常数（6.022×1023mol -1）k 为玻尔兹曼常数(1.380 6×10−23J •K −1)μ0为真空磁导率（4 π×107N •A 2），T 为热力学温度.式(3)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，其关系如下：μm =μB [ n (n+2)]1/2 (4)式中μB 为玻尔磁子，是磁矩的自然单位.μB = 9.274 ×1024 J •T -1（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络合物分子的配键类型.例如，Fe2+离子在自由离子状态下的外层电子结构为3d 64s 04p 0.如以它作为中心离子与6个H 2O 配位体形成[Fe (H 2O)6] 2+络离子，是电价络合物.其中Fe 2+离子仍然保持原自由离子状态下的电子层结构，此时n = 4.见图所示：Fe 2+在自由离子状态下的外层电子结构如果Fe 2+离子与6个CN − 离子配位体形成[Fe (CN)6]4−络离子，则是共价络合物.这时其中Fe2+离子的外电子层结构发生变化，n = 0.见图所示：Fe2+外层电子结构的重排显然，其中6个空轨道形成d 2sp 3的6个杂化轨道，它们能接受6个CN −-1离子中的6对孤对电子，形成共价配键. 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 ，测定原理如图所示.一个截面积为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.前已述及，对于顺磁性物质，此时产生的附加磁场与原磁场同向，即物质内磁场强度增大，在磁场中受到吸引力.设 χ0为空气的体积磁化率，可以证明，样品管内样品受到的力为：F=0.5*mX m H 2μ0/M*h (5)在磁天平法中利用精度为0.1 mg 的电子天平间接测量F 值.设Δm 0为空样品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()B 2m 0ghM m 0m 2X m ÷÷∆-∆⨯=μ (6)磁场强度H 可由特斯拉计或CT5高斯计测量.应该注意，特斯拉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 可由关系式计算得到.三、仪器与试剂古埃磁天平一台（磁天平，电子天平，励磁电源）； 平底软质玻璃样品管一支；装样品工具一套（包括研钵、牛角匙、小漏斗、竹针、棉签、玻璃棒等）； 刻度尺一支；摩尔氏盐(NH 4)2SO 4·FeSO 4·6H 2O(分析纯)； 铁氰化钾K 3Fe(CN)6(分析纯)。
实验一磁化率的测定
磁化率的测定实验报告1. 实验目的1.1掌握古埃(Gouy)法测定磁化率的原理和方法。
1.2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、钻、镍及其合 金，H 比H 大得多(H ' H )高达10 4,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 '=4n 。
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 或摩尔磁化率M 表示物质的磁性质，它的定义是M =MK/‘ (4)别是 cm 3?g -1 和 cm 3?mo -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)，仃=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M 就等于反磁化率 反，且M< 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，永久磁矩式中，p 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 和M 的单位分-K/ ?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 M 是摩尔顺磁化率与摩尔反 磁化率之和，即M =顺*反(5)通常 顺比反大约1~3个数量级，所以这类物质总表现出顺磁性，其 M- 0。
磁化率测定的实验报告
磁化率测定的实验报告一、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，判断分子的配键类型。
二、实验原理1、磁化率物质在外磁场作用下被磁化的程度用磁化率来表示。
磁化率是一个无量纲的量，它反映了物质被磁化的难易程度。
物质的磁化率可以分为顺磁性、抗磁性和铁磁性三种类型。
顺磁性物质的分子中存在未成对电子，这些电子在外磁场作用下会产生顺磁矩，使物质表现出顺磁性。
顺磁性物质的磁化率为正值，且数值较小。
抗磁性物质的分子中不存在未成对电子，在外磁场作用下会产生与外磁场方向相反的诱导磁矩，使物质表现出抗磁性。
抗磁性物质的磁化率为负值，且数值很小。
铁磁性物质在较强的外磁场作用下能被强烈磁化，其磁化率很大，并且与外磁场强度有关。
2、古埃法测定磁化率本实验采用古埃法测定物质的磁化率。
将样品装在一个圆柱形的玻璃管中，悬挂在两磁极之间，使样品管的轴线与磁场方向平行。
在不均匀磁场中，样品受到一个作用力，这个作用力可以通过测量样品管在磁场中的重量变化来确定。
设样品管的横截面积为 S，样品的高度为 l，样品的质量为 m，磁场强度为 H，磁场梯度为 dH/dz，则样品所受到的作用力为：F ＝（m/ρ)·（dM/dz)其中，ρ 为样品的密度，M 为样品的磁化强度。
磁化强度 M 与磁化率χ 之间的关系为：M ＝χH将 M ＝χH 代入上式，可得：F ＝（m/ρ)·χ·（dH/dz)当样品管在磁场中时，会受到一个向上的力，使得样品管的重量减轻。
测量样品管在有磁场和无磁场时的重量变化ΔW，即可计算出磁化率χ。
三、实验仪器和试剂1、仪器古埃磁天平（包括磁场、磁极、样品管支架、电光天平）、软质玻璃样品管、研钵、角匙、小漏斗。
2、试剂莫尔氏盐（（NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O），分析纯；FeSO₄·7H₂O，分析纯；K₄Fe(CN)₆·3H₂O，分析纯。
磁化率的测定数据处理
磁化率的测定数据处理.磁化率的测定数据处理⼀、原始数据记录室温：压强：⼆、计算莫尔⽒盐磁化率，求出磁感应强度；再由标准样品求出其余样品磁化率 1、计算莫尔⽒盐磁化率T=26.5℃=299.65K M 莫⽒盐=392.1441.1938101T χ-=?+=3.9707×10-7 m 3/kg=1.5571×10-7m 3/mol 相应的磁场强度H=02()A MM m ghM m µχ?-?==2.9386?710-T2、由标准样品求出其余样品磁化率相关数据如下：样品A M（空莫⽒盐m m ?-?）/g H/cm m/g莫尔⽒盐392.14 0.16425 11.2 7.47140 硫酸亚铁278.03 0.19970 10.6 6.08840 铁氰化钾329.25 0.03415 10.9 6.58715 亚铁氰化钾 422.39 -0.00485 11.1 7.36835样品摩尔磁化率可由以下公式求的：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 ( 则有：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 -??-?=)()m (同理有：3、根据χm 计算样品的未成对电⼦数 a 、硫酸亚铁由721043-??=πµχKT N m A m 得：=b 、铁氰化钾=⼜因为、µB =9.274078×10-24，所以：当n=1时，µm =1.6063×10-23 J 2/T 2；当n=2时，µm =2.6231×10-23 J 2/T 2；当n=3时，µm =3.5918×10-23 J 2/T 2；当n=4时，µm =4.5434×10-23 J 2/T 2；当n=5时，µm =5.4866×10-23 J 2/T 2。
磁化率数据处理1
7.2938 -0.0031 -0.0006 12.3884 -7.8263
α*10^(-7) Δ W /g 空+样 H2 Δ W 空 H2/g
W/g Xm/(m³/kg)
5.3910 -0.0042 -0.00135 12.3901 -6.5935
Xm<0,该样品为反磁性物质。
0
Xm>0,该样品为顺磁性物质；
分子磁矩和未成对电子数见上表。
K4Fe(CN)6·3H2O
磁场强度/T
0
励磁电流/A
0
质量/g 32.5647
0.3 4.8
32.5615
0.35 5.6 32.5605
0.35 5.6
32.5603
0.3 4.8 32.5615
0 0 32.52(H2) m2(H1) m2(H0) Δ m1(H1) Δ m1(H2) Δ m2(H1) Δ m2(H2) Δ m 样3(H1) Δ m 样3(H2)
Δ m1(H1)=m1(H1)-m1(H0) Δ m1(H2)=m1(H2)-m1(H0) Δ m2(H1)=m2(H1)-m2(H0) Δ m2(H2)=m2(H2)-m2(H0)
Δ m 空(H1)=1/2(Δ m1(H1)+Δ m2(H1)) Δ m 空(H2)=1/2(Δ m1(H2)+Δ m2(H2))
5.6
4.8
34.9159 34.9165 34.8353
0 0 34.6188
m1(H0) m1(H1) m1(H2) m2(H2) m2(H1) m2(H0) Δ m1(H1) Δ m1(H2) Δ m2(H1) Δ m2(H2) Δ m 样2(H1) Δ m 样2(H2)
磁化率的分析
实验二十一磁化率的测定一、目的要求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。
二、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：B＝H十H'＝H十4πχH＝μH(1)式中χ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。
μ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＝ 1/4πX10-3 A·m-1由于真空的导磁率被定为：μ＝4π×10-7Wb·A-1·m-1，而空气的导磁率μ空≈μ0，因而1oe＝1×10-4Wb·m-2＝1×10-4T＝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χ外化学上常用单位质量磁化率χm和摩尔磁化率χM来表示物质的磁化能力：χm＝χ／ρ(2)χM＝M·χM＝M·χ／ρ(3)式中ρ和M是物质的密度（g·cm-3）和分子量，χm的单位取cm3·g-1，χM的单位取cm3·mol-1。
物质在外磁场作用下的磁化有三种情况1．χM＜o，这类物质称为逆磁性物质。
实验三十 磁 化 率 的 测 定
实验三十 磁 化 率 的 测 定一、实验目的1．掌握古埃（Gouy ）法磁天平测定物质磁化率的基本原理和实验方法；2．通过对一些络合物磁化率的测定，推算其不成对电子数，判断这些分子的配键类型。
二、基本原理物质中的分子是一种复杂的电磁体系，它们在外加磁场的作用下，会发生磁化，从而表现出一些宏观性质。
我们通过这些性质来研究分子的微观结构。
置于外磁场中的物质，在外磁场的作用下会感应出一个附加的磁场。
这时物质的磁感应强度B 等于外加磁场强度H 与附加磁场强度/H 之和。
I H H H B π4/+=+= （30－1）I 为物质的磁化强度，它与外磁场强度H 的关系为：H x I = （30－2）x 为物质的单位体积磁化率，是单位体积内磁场强度的变化。
化学上常用单位质量磁化率m X 和摩尔磁化率M X 来表示。
它们的定义是： dx X m = （30－3） dx M X M X m M ⋅=⋅= （30－4） 式中d 是物质的密度，M 为分子量。
由于x 是无量纲的量。
故m X 和M X 的单位分别为厘米3／克和厘米3／摩尔。
物质的磁性可分为三种，即铁磁性，逆磁性和顺磁性。
铁磁性是指物质在较低外磁场中就能达到饱和的磁化，磁性随外磁场的强度的增加而急剧增大。
在外磁场去掉后，磁性并不消失，呈现滞后现象。
逆磁性物质被磁化后所感应出的磁场强度与外加的磁场强度方向相反。
存在于所有的物质当中。
对于逆磁性物质来讲，其物质中的分子或原子的电子都已配对，所以本身没有永久磁矩，但在外磁场的作用下，由于电子的拉磨进动产生了一个与外磁场方向相反的诱导磁矩。
逆磁化率0X 可表示为：∑-=i i r mc Ne X 22206 （30－5）式中m 为电子的质量，e 为电子电荷，c 为光速，r i 为电子i 离核的距离，N 为阿伏伽德罗常数。
逆磁性质的x <0 ，数量级在10-6～10-3左右。
顺磁性是指物质被磁化后，所产生的磁感应强度方向与外加的磁场强度相同。
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关于磁化率计算中SI 单位制与CGS 高斯制之间的单位换算的修正
由于不同单位制下某些物理量的量纲都可能不同，所以这里先明确：本文所采用的单位制，主要是CGSM 制（即emu “电磁单位制”），特别是涉及电磁学量的部分。
但是，考虑到长度、质量、时间这组基本物理量的单位在CGSM 制与SI 制之间存在着简单的倍率关系，所以“厘米克秒”可能间或被“米千克秒”等价代换。
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 。
在CGS 单位制中，磁化率用χ′表示。
SI 单位制中的完全相同，用χ来表示。
这两个磁化率的关系是：χ＝4πχ′。
χ的量纲为1，是无量纲量，而χ′的量纲严格意义上应为1/4π。
1、 计算莫尔盐磁化率
莫尔盐同温度的关系
6'101
9500−×+=T x m 单位为cm 3/g T=……K 代入
莫尔盐质量磁化率(emu ) 可求出= ……cm 3/g
莫尔盐质量磁化率(SI ) 可求出:
6m 1041
9500−××+=πT x 单位为cm 3/g 进一步求出摩尔质量磁化率为 9m 10419500−××+=
πT x 单位为m 3/Kg
代入 (NH 4)2SO 4·FeSO 4·6H 2O 的摩尔质量M 1=392.13 g/mol 注意单位
推导出书中的计算结果：
9M 1039213.041
9500−×××+=πT x 单位为m 3/mol
2、 标定磁场 (详见讲义)
3、 待测样品磁化率
根据公式
m M W 2mH
hg x Δ= 此时需要注意单位换算问题：
SI 单位制中 ()
正确答案要转换成注意单位为单位为=××=×=ו••=ו•=ו•=×=××××××=×Δ=
−−−−−−−mol
m mol
m mol
A s kg m m mol
A s kg m mol kg A s kg s m mol kg T s m mol kg T g s m m g mol mol M mH hg mol x 3
73
322221222
222
222
m M 104~~11~~1~~1~~~~^^806.9^^2)/kg ,/g (W 2)/3m (πμ
将所求0.1~0.2 T 的磁场代入上述公式就可求出正确答案。
4、 磁矩和未配对电子数计算
~~~
1041002.6^1002.6^1002.6^1002.6^10
02.6^1002.6^1030806.13^3)/(7
2320
232
223
2
224233
222331232332122
2=××ו
•=×ו=××××××=××××=××=×××××=×=•=××××=−−−−−−−−−πμχμA m A m A A m S Kg m m S Kg m m J mol
K K J mol m Na KT m A A
S Kg S Kg m T J M m 单位为。