华 南 师 范 大 学 实 验 报 告

课程名称     结构化学实验          实验项目   磁化率的测定            

一、【目的要求】
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。

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。这时该物质内部的磁感应强度B为：

                        B=H+4πI= H+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κ=I/H称为物质的体积磁化率。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。这些数据是宏观磁化率。在顺磁、反磁性研究中常用到χ和χm，帖磁性研究中常用到I、σ。

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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）

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磁化率的测定

1.实验目的 

1.1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。

1.2掌握古埃(Gouy)磁天平测定磁化率的原理和方法。

2.实验原理    

2.1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χ_m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。χ_m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，µ_m=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χ_m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µ_m≠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χ_m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χ_m＝χ_顺，其值大于零，即χ_m>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。

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磁化率的测定

08材化2   叶辉青    200830750230

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。

1.3 了解磁天平的原理与测定方法。

1.4 熟悉特斯拉计的使用。

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和cm³/mol，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

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广州大学学生实验报告

开课学院及实验室：              室          年   月   日

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深 圳 大 学 实 验 报 告

             课程名称:   物理化学实验                      

             实验项目名称：演示实验  磁化率测定                     

 学院： 化学与化工学院                          

        

             专业：                                      

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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        

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