物化实验报告_实验A磁化率-络合物结构测定.doc

第  PAGE 8 页 共  NUMPAGES 8 页 物化实验报告A PB7007303 王璐 磁化率-络合物的测定 摘要：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。 关键词：磁化率、络合物、结构 The Determination of Magnetic Susceptibility Abstract:In the experiment, we mainly discuss the measurement of magnetic susceptibility and count the number of unpaired electrons. Also we have improved our understanding of GOUY Magnetic Balance Measurement. Key words: magnetic susceptibility, complexes, structure 前言 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。 实验部分 2.1 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） 实验步骤 研细粉末样品 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。 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。 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。 3.结果与讨论 3.1 实验结果 FeSO4·7H2O 摩尔磁化率χM=3.00E-5 m3/mol ；未成对电子数n≈4 ； K4Fe(CN)6·3H2O 摩尔磁化率χM=-6.809 E-7 m3/mol ；未成对电子数n≈0 3.2 结果讨论 1）配合物的空间结构 FeSO4·7H2O的结构式为 [Fe(II)(H2O)6] SO4·H2O，即中心原子Fe2+由周围的6个水分子配位，形成的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 K4Fe(CN)6·3H2O的结构式为K4 [Fe(II)(CN)6]·3H2O，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。 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) 。 e*g t2g Fig 2. (t2g)4(e*g)2电子排布 [Fe(II)(H2O