磁化率的测定报告

发表于:2018.3.28来自:www.ttfanwen.com字数:47 手机看范文

广州大学学生实验报告

开课学院及实验室: 室 年 月 日

磁化率的测定报告

磁化率的测定报告

磁化率的测定报告

磁化率的测定报告




第二篇:华师11级磁化率报告 4800字

学生姓名 学 号 专 业 年级、班级 课程名称 实验项目 实验类型 实验时间 20xx年 10 月 15 日

一、实验目的

1.掌握古埃(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

(1)物质的磁性

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+4πI=H十4πκH (1)

式中,I称为体积磁化强度,物理意义是单位体积的磁矩,式中的κ=I/H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。I和κ分别除以物质的密度ρ可以得到σ和χ,σ=I/ρ称为克磁化强度;χ=κ/ρ称为克磁化率或比磁化率。Χm=κM/ρ称为摩尔磁化率(M是物质的摩尔质量)。这些实验数据都可以从实验测得,是宏观磁性质。在顺磁、反磁性研究中常用到χ和χm,铁磁性研究中常用到I、σ。

不少文献中按宏观磁性质,把物质分成反磁性物质、顺磁性物质和铁磁性物质以及亚铁磁性物质、反铁磁性物质几类。其中顺磁性物资的χm>0而反磁性物质的χm<0。

(2)古埃法(Gouy)测定磁化率

古埃法是一种简便的测量方法,主要用在顺磁测量。简单的装置包括磁场和测力装置两部分。调节电流大小,磁头间距离大小,可以控制磁场强度大小。测力装置可以用分析天平。为了测量不同温度的数据,要使用变温、恒温和测温装置。

样品放在一个长圆柱形玻璃管内,悬挂在磁场中,样品管下端在磁极中央处, 1

另一端则在磁场强度为零处。

样品在磁场中受到一个作用力。

dF??HAdH

式中,A表示圆柱玻璃管的截面积。

样品在空气中称量,必须考虑空气修正,即dF?(???0)HAdH

?0表示空气的体积磁化率,整个样品的受力是个积分问题:

H012

F??0?A?HdH???0?A(H2?H0)

H2

1

因H0<<H,且忽略?0,则F??AH2

2

式中,F可以通过样品在有磁场和无磁场的两次称量的质量差来求出。

F?(?m样??m空)g

式中,Δm样为样品管加样品在有磁场和无磁场时的质量差;Δm空为空样品管在有磁场和无磁场时的质量差;g为重力加速度。

则有,??2F

AH

而?m?量。

m?M

,??样品,h为样品高度,A为样品管截面积,m样品为样品质?Ah

2F

?M22(?m样??m空)ghM?m???

样品?m样品H2Ah

只要测量样品重量的变化,磁场强度H以及样品高度h,即可根据公式①计算样品的摩尔磁化率。

在实际工作中是采用已准确知道磁化率数值的校准样品来标定磁场,根据①式:

(?m样品??mm空)m校准剂?样品M样品h

????样品② ?校准剂(?m校准剂??m空)m样品M校准剂h校准剂

?样品?

(?m样品??mm空)(?m校准剂??m空)

?

m校准剂M样品h

??样品?校准剂③ m样品M校准剂h校准剂

常用的校准样品有(NH4)2SO4 FeSO4·6H2O(莫氏盐)、HgCo(CNS)4、

2

Ni(en)3S2O3。其中,(NH4)2SO4 FeSO4·6H2O的磁化率符合公式:

??1.1938?10?4④ 式中,T是绝对温度。 T?1

(3)简单络合物的磁性与未成对电子

对于第一过渡系列元素络合物,它们的磁矩实验值大多符合

华师11级磁化率报告

式中,n是分子中未成对电子数;μ

子。 B是电子磁矩的基本单位,称为波尔磁

?B?

而磁矩μeh?9.274?10?24J/T⑥ 4?mcm与摩尔顺磁磁化率χm之间有如下关系:

N??m?Am?4??10?7⑦ 3KT2

式中,NA为阿伏伽德罗常数;K为波兹曼常数;T为绝对温度。 根据⑦式可以利用测量出的物质的摩尔顺磁化率χm计算出μm,然后根据⑤式计算样品的未成对电子数。若测得的χm<0则表示物质是反磁性物质,未成对电子数为零。

三、仪器及试剂

(1)仪器 磁天平一台,样品管一支,直尺一把,温度计一支。

(2)试剂 莫尔氏盐(NH4)2SO4 FeSO4·6H2O,分析纯;硫酸亚铁FeSO4·7H2O,分析纯;亚铁氰化钾K4Fe(CN)6·3H2O,分析纯。

四、实验步骤与数据记录

标定磁场强度方法如下。

1、取一只清洁干燥的样品管悬挂在磁天平的挂钩上,测量得m空。

2、调节电流开关,至1A,测得m空1。

3、继续调大电流,至3A,测得m空2。

4、继续调大电流,至4A,停留一定时间后,调小电流回到3A测得m空2’。

5、继续调小电流到1A,测得m空1’。

6、关闭电流测得m空 ’。

表1 数据记录表(空管)

3

7、装入已经研细的莫氏盐,装样尽量填实,样品要装至距离管口约1~2cm处,用直尺测量装样的高度,将样品管放入磁天平,按照空管的测量方法测量样品管的重量。

表2 样品:莫氏盐,装样高度:13.40cm

华师11级磁化率报告

(8)倒出样品管中的莫氏盐,将样品管清洗干净。装入研细的硫酸亚铁,装样高度和莫氏盐尽量相同,用同样的方法测量硫酸亚铁的数据。

表3 样品:硫酸亚铁,装样高度:13.45 cm

华师11级磁化率报告

(9)倒出样品管中的硫酸亚铁,将样品管清洗干净。装入研细的亚铁氰化钾,装样高度和莫氏盐尽量相同,用同样的方法测量亚铁氰化钾的数据。

表4 样品:亚铁氰化钾,装样高度:13.35 cm

4

华师11级磁化率报告

五、数据处理

(1)样品的磁化率

其中 T=31.20℃=328.2K M莫氏盐=392.14 g/mol 莫氏盐的磁化率??

1.1938

?10?4=3.6264×10-7 m3/kg =1.4221×10-7m3/mol T?1

m

(2)待测样品的摩尔磁化率χ

由公式?样品?

(?m样品??mm空)(?m校准剂??m空)

?

m校准剂M样品h

??样品?校准剂可以分别计算电流m样品M校准剂h校准剂

强度为1A、3A时,硫酸亚铁、亚铁氰化钾的磁化率和摩尔磁化率。数据处理如下表:(其中M

莫氏盐

=392.14 g/mol M

校准剂

硫酸亚铁

=278.03g/mol

M亚铁氰化钾=422.39 g/mol χ

=3.6264×10-7 m3/kg)

华师11级磁化率报告

则硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)的摩尔磁化率平均值为:

5

华师11级磁化率报告

1.3140?10-7?1.4116?10-7m??1.3628?10-7m3/mol 2亚铁氰化钾K4Fe(CN)6·3H2O的摩尔磁化率平均值为:

-1.2549?10-8-0.01876?10-7m???7.2125?10-9m3/mol 2

(3)根据χm计算样品的未成对电子数 a、对于硫酸亚铁(FeSO4·7H2O): N?由?m?Am?4??10?7得: 3KT2

?m?3?mKT??7NA?4??103?1.3628?10-7m3/mol?1.38?10?23J/K?328.2K 6.02?1023?4??10?7 ?4.9474?10?23J2/T2 又因为

所以:

当n=1时,μm=1.6063×10-23 J2/T2; 当n=2时,μm=2.6231×10-23 J2/T2; 当n=3时,μm=3.5918×10-23 J2/T2; 当n=4时,μm=4.5434×10-23 J2/T2; 当n=5时,μm=5.4866×10-23 J2/T2。 由此可以看出,计算硫酸亚铁?m?4.9474?10?23J2/T2,接近μm=4.5434×10-23 J2/T2,因此FeSO4·7H2O的未成对电子数是4。

b、对于duK4Fe(CN)6·3H2O 因为m??1.55725?10-9m3/mol?0,故亚铁氰化钾是反磁性物质,未成对电子数为0。

六、实验结果与讨论 6 (其中μB=9.274078×10-24)

结果:

(1)实验测得硫酸亚铁摩尔磁化率为1.3628?10-7m3/mol,亚铁氰化钾摩尔磁化率为?7.2125?10-9m3/mol。因此硫酸亚铁磁矩大于0,为顺磁性,硫酸亚铁存在磁矩这说明了存在未成对电子数,计算求得n约等于4。亚铁氰化钾磁矩小于0,为反磁性。

(2)从晶体场理论看,硫酸亚铁中心原子以高自旋排布,亚铁氰化钾中心原子采用低自旋排布,所以亚铁氰化钾磁矩较小。

(3)从分子轨道理论分析,硫酸亚铁中心原子与给电子配体只能形成共价键,推电子的配体形成八面体配合物,磁矩与中心离子的磁矩相近。而亚铁氰化钾中心原子与受电子配体能形成配键和反馈π键,受电子的配体形成八面体配合物,磁矩远小于中心离子的磁矩。

讨论:

通过计算,实验所得结果与文献值比较接近,但还是存在一定的误差,造成误差的可能原因:

1、环境的干扰,实验实际操作过程中周围有很多人走动、说话等等,在干扰磁场因素的环境下进行,空气流动会对称量有影响。

2、样品没有研磨细小均匀,样品与标样的填充高度没有保持一致。

3、装样不紧密也会带来较大误差,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误差。因此装在样品管内的样品要均匀紧密、上下一致、端面平整。

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。因此装样是测量高度要准确。

5、由于样品都是研磨完后一段时间才开始测量的,不排除样品会发生相应的吸水和失水,致使分子量会发生变化,使最后所计算出来的结果存在误差。

6、样品管的底部没有置于电磁铁的极缝中心,没有把样品管底与磁极中心线平行,造成磁场不均匀,这样也会产生误差。

7、读数时因时间间隔不同所造成的误差。

7

8、本次实验是小组合作的,装样和读数等不同的人操作也会产生误差,还有操作是否规范等。

七、思考题

1、实验操作中应该主要的问题。

(1)所测样品要研磨充分、均匀,注意干燥防止,减少水分吸收

(2)每次加入样品时,应确保样品管干净

(3)空样品管需要干燥洁净,装样时应该使样品均匀填实

(4)称量时,样品管应正好处于两磁极之间,其底部与磁极中心线齐平。悬挂样品管的悬线及样品管不要与任何物件接触

(5)样品倒回试剂瓶时,注意瓶上所贴标志,切记倒错瓶子。

(6)选用合适的标准样品,需根据测量目的选用,一般选取易得的、稳定性好、纯度高、重现性好的标准样品,并且希望标准样品的磁化率和密度尽可能和测试样品相近。在高磁化率范围内,通常采用莫尔盐为标准样品。

?

参考文献:

[1]何广平,男俊民等.物理化学实验[M].北京.化学工业出版社,2008:131-134

[2]柯以侃.大学化学实验[M]. 北京:化学工业出版社,2001

[3]大连理工大学无机化学教研室.无 机化 学 ( 第 三 版 )[M].北 京:高等教育 出 版社,1990

8

更多类似范文
┣ 磁化率的测定数据处理 1300字
┣ 络合物磁化率的测定---数据处理 1000字
┣ 磁化率的测定(完成) 3800字
┣ 磁化率的测定 5600字
┣ 更多磁化率的测定实验报告
┗ 搜索类似范文

更多相关推荐:
磁化率的测定4000字

磁化率的测定Scnu一实验目的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1物质的磁性物质在磁场中被...

磁化率2500字

物理化学实验报告院系班级化学071学号07111102姓名陈海佳实验名称络合物的磁化率测定日期同组者姓名陈海佳包耀耀室温1455气压10121KPa成绩一目的和要求1掌握古埃法测定磁化率的原理和方法2测定一些化...

光电效应测普朗克常数-实验报告5500字

普朗克常量的测定摘要本文介绍了大学物理实验中常用的光电效应测普朗克常量实验的基本原理及实验操作过程验证了爱因斯坦光电效应方程并精确测量了普朗克常量通过对实验得出的数据仔细分析比较探讨了误差现象及其产生的原因根据...

专栏推荐
大家在关注

地图地图CC