物化实验报告磁化率-络合物结构测定
络合物磁化率的测定实验报告
络合物磁化率的测定实验报告实验十配合物磁化率的测定实验十配合物磁化率的测定1 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）用古埃磁天平测定FeSO4·7H2O、K4Fe(CN)6·3H2O这两种配合物的磁化率，推算其不成对电子数，从而判断其分子的配键类型。
2 实验原理（1）磁化率的定义在外磁场的作用下，物质会被磁化产生附加磁感应强度，则物质内部的磁感应强度B=B0+B’=μ0H+B’(2-1) 式中：B0为外磁场的磁感应强度；B’为物质磁化产生的附加磁感应强度；H为外磁场强度；μ0=4π×10-7N·A-2为真空磁导率。
物质的磁化可用磁化强度M来描述，M也是一个矢量，它与磁场强度成正比M=χh(2-2)式中：χ称为物质的体积磁化率，是物质的一种宏观磁性质。
B’与M的关系为B’=μ0M=χμ0H (2-3)将(2-3)代入(2-1)得B=(1+χ) μ0H =μμ0H (2-4)式中μ称为物质的相对磁导率。
化学上常用单位质量磁化率χm或摩尔磁化率χM来表示物质的磁性质，它们的定义为(2-5)(2-6)（2）物质的原子、分子或离子在外磁场作用下的三种磁化现象第一种情况是物质本身不呈现磁性，但由于其内部的电子轨道运动，在外磁场作用下会产生拉摩进动，感应出一个诱导磁矩来，表现为一个附加磁场，磁矩的方向与外磁场相反，其磁化强度与外磁场强度呈正比，并随着外磁场的消失而消失，这类物质称为逆磁性物质，其μ1，χM0.第二种情况是物质的原子、分子或离子本身具有永久磁矩μm，由于热运动，永久磁矩指向各个方向的机会相同，所以该磁矩的统计值等于零。
但在外磁场作用下，永久磁矩会顺着外磁场方向排列，其磁化方向与外磁场相同，其磁化强度与外磁场强度成正比，此物质内部的电子轨道运动也会产生拉摩进动，其磁化方向与外磁场相反。
这类物质被称为顺磁性物质。
显然，此类物质的摩尔磁化率是摩尔顺磁化率χμ和摩尔逆磁化率χ0 之和χm=χμ+χ0 (2-7)由于χμ?|χ0|，故有χm≈χμ(2-8)顺磁性物质的μ＞1，χm＞0。
大学物理化学实验报告络合物的磁化率的测定.pdf
F81 25.8942 25.8492 25.7232
K4Fe(CN)6·3H2O+管/g 25.2363 25.2352 25.2346 25.2345 25.2352 25.2364
六、数据处理
室温: 22.5℃
填料高度: h=8cm
(一) 由莫尔氏盐质量磁化率和实验数据计算相应的励磁电流下的磁场强度值：
在实验温度(22.5℃=295.65K)下：
莫尔氏盐的标准χm =9500/(T+1)*4π*10-9
=9500/(295.65+1)*4π*10-9
4
=4.04*10-7 m3·kg-1
所以莫尔氏盐的摩尔磁化率χM = M 莫尔氏盐*χm =392 g/mol * 4.04*10-7 m3·kg-1 =1.58 ×10-7 m3·mol-1
根据公式
M
=
2(m样品+空管 − m空管)ghM 0mH 2
求不同励磁电流下的磁场强度 H：
I=3.0A 时：
H = 2(m样品+空管 − m空管)ghM M 0m
20.09470 − 0.000409.8 0.08 0.392
= 1.5810−7 4 3.1410−7 5.69895
= 2.26105A m−1
可表示为： F = mH H Z
2
其中：m 为样品质量，H 为磁场强度，H 为沿样品管方向的磁场梯度。 Z
本实验用摩尔氏盐(六水合硫酸亚铁铵)标定外磁场强度 H。测定亚铁氰化钾 和硫酸亚铁的摩尔磁化率，求金属离子的磁矩并考察电子配对状况。
三、仪器、试剂
MB-1A 磁天平(包括电磁铁，电光天平，励磁电源) 1 套
子的配键类型
实验24 磁化率--络合物结构的测定
N m X 3KT
式中：N——阿佛加德罗常数； K——玻兹曼常数； T——绝对温度。 由于 X M X ，因此
2
(2.18.6)
XM
由(2.18.7)可得：
N m M 3KT2Fra bibliotek(2.18.7)
m
3KX M T 1 N B
3KX M T ( B ) = 2.828 X M T ( B ) N
2g H
2
g 为常数，且当电磁铁励磁电流 I 一定时，则磁场强度 H 一定，即 I =常数时， H =常
数，则α=常数。 用已知磁化率的标准样品，测定出 W样品空瓶 、 W空管 、 W 和 h ，通过(2.18.13)式 可求出该励磁电流下的α。 本实验用硫酸亚铁铵 (NH4)2SO4·FeSO4·6H2O 为标准样品，已知其单位质量磁化率为：
(2.18.1)
x 称为单位磁化率(单位体积)， 是物质一种宏观磁性质。 化学上常用单位质量磁化率 X m 或摩尔磁化率 X M 来表示物质的磁性质。它们的定义是：
Xm
x
Mx
(2.18.2)
XM M * XM
式中： 是物质的密度， M 是摩尔质量。
(2.18.3)
由于 X 是无量纲的量，故 X m 和 X M 的单位分别是厘米 m3·kg-1 和 m3·mol-1。
和电子自旋相关的磁矩(由于化学键使其轨道“冻结”)。电子有两个自旋状态。如果原子、分 子或离子中有两个自旋状态的电子数不相等，则该物质在外磁场中就呈现顺磁性。这是由于 每一个轨道上成对电子自旋所产生的磁矩是相互抵消的。所以只有尚未成对电子的物质才具 有分子磁矩，它在外磁场中表现为顺磁性。 物质的分子磁矩 m 和它所包含的未成对电子数 n 的关系可用下式表示：
物化实验_实验报告_磁化率
华南师范大学实验报告课程名称：结构实验实验项目：磁化率的测定一、实验题目：磁化率的测定二、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. 通过对一些配位化合物磁化率的测定，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。
三、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：Hˊ=4πχH0 (1)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m 3m ol−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。
它的称为反磁磁化率，用表示，且<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是顺磁磁化率与反磁磁化率之和。
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。
磁化率的测定 实验报告
磁化率的测定一、实验目的1.掌握古埃(Gouy)法测定磁化率的原理和方法。
2.测定三种络合物的磁化率，求算未成对电子数，判断其配键类型。
二、预习要求1.了解磁天平的原理与测定方法。
2.熟悉特斯拉计的使用。
三、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）通常χ顺比χ反大约１～３个数量级，所以这类物质总表现出顺磁性，其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温度的升高而降低。
磁化率的测定
重复(2)①操作，装入测定样品，重复上述②的实验步骤。
实验现象、结果及讨论
磁场强度计算：实验时的温度为18℃，那么依据
得到摩尔盐的克磁化率为
又，依据前面的推导，有
加上 从而得到3A励磁电流和4A励磁电流下摩尔盐的克磁化率分别为
FeSO4·7H2O摩尔磁化率和未成对电子数计算：由公式
又
如果实验测出了XM和XDM，则可求出分子中未配对的电子数n。实验中如XPM≠0，就很难测出XDM，幸有 ，常把XDM从XM中略去，有XM≈XPM，则
式中 ， ， 。这样，只要测出了XM，就可求出分子中未成对电子数了。
晶体场理论：络合物中的中央离子的电子结构强烈地受配位体电场的影响。当没有配位体存在时，中央离子的5个d轨道具有相同的能量。在正八面体配位体场的作用下，中央离子的d轨道的能级分裂成两个小组，能量较高的一组记为eg，它由dz2和dx2y2组成。能量较低的一组记为t2g，它由dxy、dyz、dxz组成。eg和t2g之间的能量差记为Δ称为分离能。
磁化率的测量：测定磁化率的方法很多，本实验采用古埃天平测定物质的XM。本实验的装置图如图三所示。
将圆柱形样品物质悬挂在天平的一个臂上，使样品的底部处于电磁铁的中心，即磁场强度最强处。样品应足够长，使其上端顶部的磁场为零。这样圆柱形样品就处在一不均匀的磁场中，沿样品轴心方向Z，存在一磁场强度梯度 ，则作用于样品的力
式中k为玻尔兹曼常数，T为绝对温度。
摩尔磁化率是单位磁场强度下一摩尔物质的平均磁矩，即
式中 为阿佛加德罗常数；C为居里常数，关系式：
也称为居里定律。后来实验证明在更大的温度范围内，要用以下的居里——外斯定律来描写:
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、钴、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 ′ =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m χ或摩尔磁化率M χ表示物质的磁性质，它的定义是ρχ/m K = (3)ρχ/MK M = (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m χ和M χ的单位分别是cm 3•g -1和cm 3•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 。
2.2 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 χ就等于反磁化率反χ，且M χ< 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M χ是摩尔顺磁化率与摩尔反磁化率之和，即反顺χχχ+=M (5)通常顺χ比反χ大约1~3个数量级，所以这类物质总表现出顺磁性，其0>M χ。
实验11 磁化率——络合物结构的测定
3 ( + ∆)
( + ∆)
总的摩尔磁化率为摩尔顺磁化率和摩尔逆磁化率之和 = + = ̅ − 6
4．顺磁磁化率和分子的电子结构 在多原子分子中，电子轨道运动和分子的核构型联系很紧密，以致分子的 轨道运动不能顺着磁场方向取向，所以轨道磁矩对 的贡献很小。分子的顺 磁性全部或几乎全部都是由电子的自旋运动提供，这时由 − 关系式有 = 由上式可得： = − 如果实验测出了 和 ，则可通过(15)式求出分子中未配对的电子数 。 |≫| |，常把 实验中如 ≠ 0，就很难测出 ，幸有| 从 中略 去，有 ≈ ，则有 = ( + 2)
6 = + = 9.27 × 10 尔格/高斯。
其中 为电子质量， 为光速， = =1+ 为朗德因子，
( + 1) + ( + 1) − ( + 1) 2 ( + 1)
为原子中电子 的位置矢量平方的平均值。
当 = 0时， = ， = 1可得轨道磁矩 = ( + 1)
当 = 0时， = ， = 2可得自旋磁矩 =2 由于 = ， 为未成对电子数，则： = ( + 1) |≫| |，∴ ≈ 。磁矩 ( + 1)
2.误差分析 综合分析实验过程，可能存在以下误差来源： ①理论方面：实验理论公式的推导中用到一些近似，如忽略顺磁性物质逆 磁磁化率的影响，忽略样品柱远离磁场一端的磁化率等，这些近似会带来一定 的误差；
②仪器方面： （1）本实验采用的是自动测量的数字仪器，电子机械在运转工程中会受电 磁信号、温度等因素的多种干扰，难免有误差，尤其是分析天平这样灵敏度高 的仪器，更容易受各种干扰的影响； （2）实验中使用的样品在研磨过程中长时间暴露于空气中，可能有部分被 氧化或被其他物质污染，其纯度与分析纯有差别，带来误差； （3）实验中励磁电流只能控制到 0.1A 的精度，不能保证磁场每次都相 同，因此实际上磁场强度 H 并非每次都是一致的，对于测量结果有影响；
物化实验报告磁化率-络合物结构测定
磁化率-络合物的测定本实验对磁介质在磁场中的磁化现象进行了探讨，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学习使用了磁天平。
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：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。
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。
(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O （分析纯）FeSO4·7H2O （分析纯）K4Fe(CN)6·3H2O （分析纯）1.2实验步骤1）研细粉末样品2）测定(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O的相关数据：取一只空样品管，使励磁电流从小到大再从大到小，依次测量其在I=0、3A、4A、4A、3A、0时的视重质量，并重复一次。
大学物理化学实验报告-络合物的磁化率的测定
他x if r rt物理化学实验报告院系化学化工学院班级 __________ 化学061 _______ 学号 _____________ 13 _________ 姓名 ___________ 沈建明_________实验名称络合物的磁化率的测定日期 2009.4.20 同组者姓名 史黄亮 ________ 室温 22.5 C气压101.6 kPa ________成绩 ___________________、目的和要求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、通过对一些络合物的磁化率测定，推算其不成对电子数，判断这些分子的配键类型二、基本原理物质的磁性一般可分为三种：顺磁性，反磁性和铁磁性。
a .反磁性是指磁化方向和外磁场方向相反时所产生的磁效应。
反磁物 质的x D < 0 （电子的拉摩进动产生一个与外磁场方向相反的诱导磁矩，导 致物质具有反磁性）。
b.顺磁性是指磁化方向和外磁场方向相同时所产生的磁效应，顺磁物质的Xp > 0。
（外磁场作用下，粒子如原子、分子、离子，中固有磁矩产生 的磁效应）。
c.铁磁性是指在低外磁场中就能达到饱和磁化，去掉外磁场时，磁性 并不消失，呈现出滞后现象等一些特殊的磁效应。
通过测定物质在不均匀磁场中受到的力，求出物质的磁化率 把样品装于园形样品管中，悬于两磁极中间，一端位于磁极间磁场强度最大区域H ，而另一端位于磁场强度很弱的区域 H o ，则样品在沿样品管方向所受的力 F 可表示为： F -mH：H之d.摩尔磁化率:7. M古埃法测定物质的摩尔磁化率（+ 7. 7. DPPM）的原理其中：m为样品质量，H为磁场强度，岀为沿样品管方向的磁场梯度。
本实验用摩尔氏盐（六水合硫酸亚铁铵）标定外磁场强度H。
测定亚铁氰化钾和硫酸亚铁的摩尔磁化率，求金属离子的磁矩并考察电子配对状况。
三、仪器、试剂MB-1A磁天平（包括电磁铁，电光天平，励磁电源）1套软质玻璃样品管1只角匙1只漏斗1只莫尔氏盐（NH4）2SO4 • FeSO • 6H2O （分析纯）FeSC4 • 7H2O （分析纯）K4Fe（CN）6 • 3H2O （分析纯）四、实验步骤1. 磁场强度（H）的测定：用已知摩尔磁化率的莫尔氏盐标定某一固定励磁电流时的磁场强度（H）励磁电流变化OA f 3A f 3.5A—4A f 3.5A f 3A f 0A，分别测定励磁电流在各值下的天平的读数（4A的值可以不读，持续2分钟左右，消磁），用同一仪器在同等条件下进行后续的测定。
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。
中科大物化实验11-磁化率
由 XM
3×1.386×10-16×293.65 n(n+2)= = 27.17 6.023×1023×(9.274×10-21)2 n 取整则 n = 4 同样地求出 1A,3A,4A 时的 n，时间精力有限，故不再写出。 FeSO4·7H2O 是六配位，应是 Oh 配位场。中央离子结构为 d6，有 4 个孤电子，分裂后排 列应为(t2g)4(eg)2。这说明 FeSO4·7H2O 配位场分裂能小于电子成对能，为弱场配合物。 对 K4[Fe(CN)6]·3H2O，有： XM= 2×(-5.75×10-4+1.3×10-3)×981×15.1×422.39 = 4.9×10-4 cm3/mol 10.426×1758235 3×(1.386×10-19×295.65) × 4.9×10-4 = 1.2 ×10-3 6.023×1023×(9.274×10-21)2
n(n+2) =
很显然，n = 0 同样地，1A,3A,4A 时 n 也为 0。 K4[Fe(CN)6]·3H2O 也是中央离子结构为 d6 的 Oh 配位场。没有孤电子，分裂后的排列应 为应为(t2g)6(eg)0。这说明 K4[Fe(CN)6]·3H2O 配位场分裂能大于电子成对能，为强场配合物。
= 0.02370g ⑷4A ΔWp = 1 (14.3420+14.3417+14.3420+14.3419－(14.3431+14.3431+14.3431+14.3430) 4
－4
=－11.75×10 ΔWp+s =
g
1 (20.2411+20.2432+20.2420+20.2429－(20.2005+20.2006+20.2006+20.2004)) 4
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物理化学实验报告院系化学化工学院班级化学061学号13姓名沈建明实验名称 络合物的磁化率的测定 日期 2009.4.20 同组者姓名 史黄亮 室温 22.5℃ 气压 101.6 kPa 成绩一、目的和要求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、通过对一些络合物的磁化率测定，推算其不成对电子数，判断这些分子的配键类型二、基本原理物质的磁性一般可分为三种: 顺磁性, 反磁性和铁磁性。
a .反磁性是指磁化方向和外磁场方向相反时所产生的磁效应。
反磁物质的χD < 0（电子的拉摩进动产生一个与外磁场方向相反的诱导磁矩，导致物质具有反磁性）。
b. 顺磁性是指磁化方向和外磁场方向相同时所产生的磁效应，顺磁物质的 Xp > 0。
（外磁场作用下，粒子如原子、分子、离子，中固有磁矩产生的磁效应）。
c. 铁磁性是指在低外磁场中就能达到饱和磁化，去掉外磁场时，磁性并不消失，呈现出滞后现象等一些特殊的磁效应。
d. 摩尔磁化率： 古埃法测定物质的摩尔磁化率（ ）的原理通过测定物质在不均匀磁场中受到的力，求出物质的磁化率 。
把样品装于园形样品管中，悬于两磁极中间,一端位于磁极间磁场强度最大区域 H ，而另一端位于磁场强度很弱的区域 H 0，则样品在沿样品管方向所受的力F 可表示为：M χHF mHZχ∂=∂P P D M χχχχ≈+=其中：m 为样品质量，H 为磁场强度， 为沿样品管方向的磁场梯度。
本实验用摩尔氏盐(六水合硫酸亚铁铵)标定外磁场强度H 。
测定亚铁氰化钾和硫酸亚铁的摩尔磁化率，求金属离子的磁矩并考察电子配对状况。
三、仪器、试剂MB-1A 磁天平(包括电磁铁，电光天平，励磁电源) 1套 软质玻璃样品管 1只 角匙 1只 漏斗 1只莫尔氏盐(NH 4)2SO 4·FeSO 4·6H 2O （分析纯） FeSO 4·7H 2O （分析纯） K 4Fe(CN)6·3H 2O （分析纯）四、实验步骤1. 磁场强度（H ）的测定 ：用已知摩尔磁化率的莫尔氏盐标定某一固定励磁电流时的磁场强度（H ）.励磁电流变化0A →3A →3.5A →4A →3.5A →3A →0A ，分别测定励磁电流在各值下的天平的读数（4A 的值可以不读，持续2分钟左右，消磁），用同一仪器在同等条件下进行后续的测定。
中国科大物化实验11 磁化率——络合物结构的测定报告
【摘要】
磁化率——络合物结构的测定
PB14207067 张镇
任何材料在磁场的作用下将被磁化，并显示一定特征的磁性。这 种磁性不仅仅由磁化强度或磁感应强度的大小来表征， 而且应由磁化 强度随外磁场的变化特征来反映。为此，定义材料在磁场作用下，磁 化强度 M 与磁场强度 H 的比值为磁化率： χ=M/H 通过对络合物磁化率的测定，可以判断物质的分子结构。本实验 采用古埃磁天平测定两种络合物的磁化率。
p
2 p H
3 KT
J ( J 1) g 2 2 H 3 KT
(9)
式中 K 为玻尔兹曼常数，T 为绝对温度。 摩尔磁化率是单位磁场强度下一摩尔物质的平均磁矩，即
X PM NO p H N O J ( J 1) g 2 2 3 KT
C T
C T
(10)
式中 NO 为阿佛加德罗常数；C 为居里常数，关系式：
由(14)式可得： XPM = XM －XDM (15)
如果实验测出了 XM 和 XDM，则可通过(15)式求出分子中未配 对的电子数 n。实验中如 XPM≠0，就很难测出 XDM，幸有∣XPM ∣＞＞∣XDM∣，常把 XDM 从 XM 中略去，有 XM≈XPM，则有
X M X PM N O n(n 2) 3 KT
X PM
(11)
也称为居里定律。后来实验证明在更大的温度范围内，要用以下的居 里——外斯定律来描写。
X PM
2 NO P C 3 K (T Δ ) (T Δ )
(12)
式中Δ为外斯常数。
X DM N Oe 2 n 2 NO D ri H 6mC 2 i 1
(2) (3)
物理化学实验报告之磁化率
������������
dz2
dx2y2
dxy
dyz
为(������2������ )6(������������)0型，是共价型配键。
������2������ dxz
结果与实验前思考题的回答的预期相符，但还是有一定误差的，下面分析误 差。
五．误差分析：
利用公式：
X M
N O 2n(n 2) 3KT
*100%=(0.01160-0.00992)/0.0992=16.94%
X
M0
--------------------------------------------------------------------------------------
产生这些误差的原因如下：
1. 理论推导导致的不可避免误差：
XM
X PM
N Op H
N O2 3
1 45
N O42 33
又省略了后面的o(h)量，也有一定的影响。
而数据处理中有：
XM（平均）=0.01182+0.01165+40.01146+0.01147 ������������3/������������������ = 0.01160 ������������3/������������������ ∴有相对误差：
|
α=
X
M0
−������M（平均）|
Concretely, we apply the GOUY magnetic balance to measure the magnetic field strength, and benchmarked by (NH4)2Fe(SO4)2·6H2O, we test the change of the gravities of FeSO4·7H2O and K4[Fe(CN)6]·3H2O in different magnetic field strength. So that we can deduct their mole-magnetic susceptibility and analyse their array of electrons and the type of compound bonds.
物化实验(下)报告实验A-磁化率-络合物结构的测定
磁化率——络合物结构的测定摘要：本实验通过古埃（GOUY）法测定磁化率的方法对莫尔氏盐(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O，FeSO4·7H2O以及K4Fe（CN）6·3H2O的磁化率进行测定，并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，同时了解磁介质在磁场中的磁化现象。
关键词：磁化率古埃法磁化现象络合物结构前言：当磁介质放到场强为H的磁场中会产生附加的磁场H′，这种现象称为磁介质的磁化。
由亍分子体系内有电子环形运劢，所以它应具有磁矩。
由亍热运劢，原子或分子的磁矩μP指向各个方向的几率相等，所以由大量原子分子所组成的体系的平均磁矩为零。
但在外磁场中，原子分子的磁矩会顺着磁场方向取向。
（即有较多的原子分子的μP顺着H的方向排列）而热运劢会扰乱这种取向。
当达到热力学平衡时，由大量原子分子组成的体系具有丌为零的平均磁矩。
这种平均磁矩随外磁场的增大而增大，随温度的升高而减小。
在多原子分子中，电子轨道运劢和分子的核构型联系很紧密，以致分子的轨道运劢丌能顺着磁场方向取向，分子的顺磁性全部或几乎全部都是由电子的自旋运劢提供。
络合物中的中央离子的电子结构强烈地受配位体电场的影响。
当没有配位体存在时，中央离子的5个d轨道具有相同的能量。
在正八面体配位体场的作用下，中央离子的d轨道的能级分裂成两个小组，能量较高的一组记为e g，它由dz2和dx2-y2组成。
能量较低的一组记为t2g，它由dxy、dyz、dxz组成。
e g和t2g之间的能量差记为Δ称为分离能。
配位体电场越强（如CN－配位体）则分离能越大（如图－A），配位体电场越弱（如H2O、F－配位体）则分离能Δ越小（如图一中B所示）。
同理d6中央离子在正八面体配位场中的电子结构，在强场中有图二（A）的电子排布，在弱场中有图二（B）的电子排布。
强场络合物因未配对电子少属于低自旋络合物（共价配键），弱场络合物因未配对电子多属于高自旋络合物（电价配键）。
结构化学实验报告磁化率的测定
华南师范大学实验报告学生姓名 学 号专 业 化学（师范） 年级、班级 课程名称 结构化学实验 实验项目 磁化率的测定实验类型 实验时间 2013 年 10 月 29 日实验指导老师 实验评分1. 实验目的（1）掌握古埃(Gouy)法测定磁化率的实验原理和方法；（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、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m χ或摩尔磁化率M χ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m χ和M χ的单位分别是cm 3·g -1和cm 3·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=104G2.2 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，会产生一个与外磁场方向相反的诱导磁矩，所以表示出反磁性。
其A 就等于反磁化率B ，且C 。
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。
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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)。
2.3 由FeSO4·7H2O的数据计算摩尔磁化率χM和未成对电子数n Table 6
励磁电流 平均视质量/g
质量差/g
/A
空管
加样后
ΔWE
ΔWF
W
0
13.195 26.568
13.373
3
13.194 26.620
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。
Table 5 励磁电流
/A
0 3 4
平均视质量/g 空管 加样后 13.304 25.203 13.303 25.238 13.303 25.266
质量差/g
ΔWE
ΔWF
W 11.899
-0.001 0.035
-0.001 0.063
h=15.30cm,g=981,χm=3.255E-5 cm3/g,M=
e*g t2g Fig 2. (t2g)4(e*g)2电子排布
可见在 (t2g) 和 (e*g) 轨道上各有2个未成对电子，共有n=4 ；另外 按照杂化轨道理论称之为sp3d2型配键。 所以FeSO4·7H2O是弱场高自旋的电价配合物。
Fig 3. (t2g)6(e*g)0电子排布 e*g t2g
[Fe(II)(CN)6]4-，其中心原子Fe2+提供6个3d电子，周围6个氰根配体 共提供12个配位电子，6+12=18电子。又因为氰根离子是强配体，故 [Fe(II)(CN)6]4-的配位场结构与上述的不同，为 (a1g)2(t1u)6(eg)4(t2g)6(e*g)0 。 可见在所有轨道上都没有未成对电子，n=0 ；另外按照杂化轨道理论称 之为d2sp3型配键。 所以K4Fe(CN)6·3H2O是强场低自旋的共价配合物。
⑤装样品的试管在磁场（电流）变化时会有振动，尽管已经尽可能慢的 改变电流，但微小振动仍然存在，即会在读取质量时产生误差
参考文献：
[1]
崔献英,柯燕雄,单绍纯.物理化学实验[M].中国科技大学出版
社,2000: 29~32.
[2] 付献彩,沈文霞,姚天扬,侯文华.《物理化学》(第五版)上册[M].高
0
12.706 12.707
加样后视质量/g
26.046 26.045 26.044 26.044 26.045 26.046
26.046 26.045 26.044 26.044 26.045 26.046
2. 数据处理
2.1 数据计算 Table 4
空管 1 空管 1+莫尔盐
空管 2 空管 2+ FeSO4·7H2O 空管 3
励磁电流
/A
空管视质量/g
加样后视质量/g
0
13.195 13.195 26.568 26.568
3
13.194 13.194 26.621 26.620
4
13.194 13.194 26.660 26.659
4
13.193 13.193 26.662 26.663
3
13.194 13.194 26.621 26.620
Fe2+由周围的6个水分子配位，形成的是正八面体空间结构。
K4Fe(CN)6·3H22O，即中心原子
Fe2+由周围的6个氰根离子配位，形成的也是正八面体空间结构。
Fig 1. 两个正八面体结构的配合物离子
2）配位场的电子结构的讨论 ML6型配合物分子的配位场电子轨道依次是(a1g)(t1u)(eg)(t2g)(e*g) (t*1u)(a*1g) 。 [Fe(II)(H2O)6]2+，其中心原子Fe2+提供6个3d电子，周围6个水分子配 体共提供12个配位电子，6+12=18电子。又因为水分子是弱配体，故 [Fe(II)(H2O)6]2+的配位场电子结构为 (a1g)2(t1u)6(eg)4(t2g)4(e*g)2 。
13.304 13.303 13.303 13.303 13.303 13.304
加样后视质量/g
25.202 25.237 25.265 25.266 25.238 25.203
25.203 25.238 25.266 25.265 25.239 25.203
FeSO4·7H2O： 样品柱高度h2=15.20cm
0 13.304 25.203 13.195 26.568
12.706
3 13.303 25.238 13.194 26.620
12.706
4 13.303 25.266 13.194 26.661
12.706
空管3+ K4Fe(CN)6·3H2O
26.046
26.045
26.044
2.2由(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O的数据计算磁场强度H ，T=(17.9+17.5)/2=17.7℃=290.85K χm=3.255E-5 cm3/g 由Table 1.的数据求得下表：
4）误差分析 ①实验理论公式的推导中用到一些近似，例如忽略顺磁性物质逆磁磁化 率的影响，忽略样品柱远离磁场一端的磁化率等。
②励磁电流不能每次都准确地定在同一位置，前文所述的3A、4A等值都 只能保证大概在这个位置附近，因此实际上磁场强度H并非每次都是一 致的。
③测量样品高度h的误差严重影响实验的精度，这从摩尔磁化率的计算 公式可以看出来。而由于最上面的那些样品粉末不能压紧压平，测量高 度h的误差还是比较大的。 ④装样不紧密也会带来较大误差，推导公式时用到了密度ρ，最后表现 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，即使很准确地测量出高度h，它还是比理论值 有一个正的绝对误差。
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
3）不同磁场强度H下样品的摩尔磁化率χM不同的原因 不同励磁电流I（因而不同磁场强度H）下测得的摩尔磁化率χM并
不相同， 因为这一关系式是经典电磁理论的统计力学结果，它把磁矩 取向视为可以连续变化的；但是基于量子力学理论，磁矩取向是量子化 的而不能连续改变，上述对的线性关系只是在<<1条件下的一阶近似。 磁场强度H足够大时，必须考虑的高阶修正项如。所以只是在的一阶近 似下表现为不随H改变的常数；当高阶修正项不能忽略时，摩尔磁化率 χM表现为随磁场强度H（因而也随励磁电流I）改变的量。
(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O （分析纯）
FeSO4·7H2O
（分析纯）
K4Fe(CN)6·3H2O
（分析纯）
.2 实验步骤
1） 研细粉末样品
2） 测定(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O的相关数据： 取一只空样品 管，使励磁电流从小到大再从大到小，依次测量其在I=0、 3A、4A、4A、3A、0时的视重质量，并重复一次。向该样品 管中匀实的装入样品粉末，保证样品柱高度超过15cm并且记 下高度值；仿照上述测空样品管的步骤，依次测六个电流值 时的视重质量，并重复一次。
等教育出版社,2005:277~280.
附件：实验数据处理
1. 数据记录
T：17.7 (NH4)2SO4·FeSO4·6H2O： 样品柱高度h1=15.30cm
Table 1 励磁电流
/A 0 3 4 4 3 0
空管视质量/g
13.304 13.303 13.303 13.303 13.303 13.304