六、实验数据处理

1、计算各溶液的摩尔分数浓度x₂.

                  表1、实验数据处理表一

计算过程举例：（以序号1为例）

已知：环己烷相对分子质量M1=84.16g/mol、乙酸乙酯相对分子质量M2=88.11g/mol。

环己烷物质的量n₁=m₁/M₁=19.9523/84.16=0.2371mol

乙酸乙酯物质的量n₂=m₂/M₂=0.2827/88.11=0.003208mol

溶液的摩尔分数浓度x₂=n₂/n₁=0.003208/0.2371=0.013

2、计算环己烷及各溶液的密度ρ_溶，作ρ_溶—x₂图，由直线斜率求算β值。

                 表2、实验数据处理表二

由表2实验数据作ρ_溶—x₂图如下：

计算过程举例：（纯环己烷为例）

 ρ_环己烷=m_环己烷/m_水=2.3060/2.9829=0.7731(g/ml)

 由图1的直线斜率为k=0.0657；根据公式ρ_溶=ρ_环己烷（1+βx₂）：

      k=βρ_{环己烷     ∴}β=k/ρ_环己烷=0.0657/0.7731=0.08498

3、作n_溶-x₂图，由直线斜率求算γ值。

                表3、实验数据处理表三

计算过程举例：（以x₂=0.000为例）

折射率平均值n=（1.4260+1.4263+1.4261）/3=1.4261

由表3实验数据作n_溶-x₂图，如图3：

由图2得直线斜率为k=-0.0657；根据公式：n_溶=n_环己烷（1+γx₂）得

  k=γn_环己烷         γ=k/n_环己烷  =-0.0657/1.4261=-0.04607

4、计算C₀、C_d和各溶液的C_溶值，求出各溶液的介电常数，作ε_溶-x₂图，由直线斜率求算α值。

已知环己烷的介电常数温度公式为：ε_环己烷=2.052-0.00155t

实验室温度为t=21.9℃，则：ε_标=ε_环己烷=2.052-0.00155×21.9=2.018

对于环己烷：C’_空=5.66PF,C’_标=8.19PF

C_d=（ε_标C’_空-C’_标）/(ε_标-1)=(2.018×5.66-8.19)/(2.018-1)=3.17PF

因为近似地认为空气与真空电容C₀相等，即C_空=C₀，则：

C₀=C_空=C’_空-C_d=5.66-3.17=2.49PF

各溶液的介电常数列表如下：

                  表4、 数据处理表四

计算过程举例：（以x₂=0.013为例）

实验中测得的C’溶=8.30PF

∴C溶=C’溶-Cd=8.30-3.17=5.13PF

∴ε_溶=C溶/C0=5.13/2.49=2.06

由表4实验数据作ε_溶-x₂图如下：

由上图可得直线斜率：k=3.07

根据公式：ε_溶=ε_环己烷（1+αx₂）

∴k=αε_环己烷    ∴α=k/ε_环己烷=3.07/2.018=1.52

第二篇：实验二 介电常数与偶极矩的测定

实验二 介电常数与偶极矩的测定

一、实验目的

1、  用溶液法测定三氯甲烷的偶极矩

2、  了解介电常数法测定偶极矩的原理

3、  掌握测定液体介电常数的实验技术

二、实验原理

（一）   介电常数ε的测定

两带电极板间为真空时的电场强度为E₀，当充以某种绝缘物质时，电场强度被削弱到E，ε=E₀/E。介电常数是通过测定电容得到的，ε=C/C₀，式中C₀是以真空为介质时的电容，C是充以电介质时的电容。因为空气与真空的电容很接近，所以实验中通常将C₀取为空气时的电容。

实验室测定介电常数常用的方法有电桥法、谐振法、频拍法。因为分布电容的存在，通常需要对测得的电容进行校正， 校正方法如下：

第一步，电 容 池盛空气，测定C^{`</sup><sub>空气</sub>，   C<sup>`}_空气=C_空+C_d                             ⑴；

第二步，电容池盛标准物质 （如：苯），测定C^{`</sup><sub>标</sub>，C<sup>`}_标=C_标+C_d             ⑵ ;

第三步，计算。ε_标≈C_标/C_空                                                                ⑶，

⑴⑵⑶三式联立求解，可得C_d=（ε_标C^{`</sup><sub>空气</sub>—C<sup>`}_标）/(ε_标-1)。

ε_苯=2.283-0.00190（t-20）

(二)       偶极矩的测定

对于稀薄气体、极稀溶液：

偶极距  （单位为德拜）  （4）， 其中

       （5）

           （6）

此外，，，，α、β、γ分别根据ε₁₂~ x₂ 、d₁₂~ x₂和n₁₂~ x₂图求出。脚标1、2、12分别指溶剂、溶质、溶液。

三、仪器与试剂

阿贝折射计 1台；  比重瓶  1个；   PCM-1A型精密电容测量仪 1台；电吹风  1个；超级恒温槽  1套；苯(A.R.)；三氯甲烷(A.R.)

四、实验步骤

1、  溶液配制：用称量法配制四种浓度的三氯甲烷—苯溶液，分别盛于容量瓶中，其浓度（三氯甲烷摩尔分数）分别为0.010、0.050、0.100、0.150左右。操作时注意防止溶质、溶剂的挥发和吸收水气。溶液配制好后，迅速盖上瓶塞，并置于干燥器中。

2、  折射率测定：用阿贝折射计测定纯苯和配制的四种浓度溶液的折射率。

3、  液体密度测定：先将比重瓶洗净，烘干冷却至室温，在分析天平上（连瓶塞一起）称量为g1，然后用蒸馏水充满比重瓶，盖上磨口塞，恒温10分钟，擦干比重瓶，再称其质量为g2。倒出瓶中液体，将瓶吹干，放入待测液体（纯苯和配置的四种浓度溶液），再恒温10分钟，同法称其质量为g3。待测液体的密度按下式计算：d=d^t_H2O ×(g3-g1)/(g2-g1)

4、  介电常数的测定：

用小电容测量仪测定，测定步骤如下：1）打开电源开关，预热10分钟。2）每台仪器配有两根接有莲花插头的屏蔽线，将这两根线分别插到仪器上标有“电容池”和“电容池座”字样的莲花插座内，屏蔽线的另一端暂时不插入电容池和电容池座的插座。3）保持两根屏蔽线不要短路和接触其它导电体。4）按下校调按钮，使表头指示为零。5）将两根屏蔽线的另一端分别插在“电容池”和“电容池座”，这时表头指示的便是空气的电容值。电容池内加入待测样品，便可以从表头上读出有介质时的电容值。请用移液管加样品，每次加入的量必须严格相同，且每次测C^/_溶液后均需复测C_空^/，以检验样品室是否还残留样品。

。6）用吸管吸出电容池内液体样品，用电吹风吹干剩余的液体样品。

五、数据记录与处理

将测定结果列于下表：

温度：___________

1.       作d₁₂—x₂图，由直线斜率求β值。

2.       作n₁₂—x₂图，由直线斜率求γ值。

3.       作ε₁₂—x₂图，由直线斜率求α值。

4.       将d₁、ε₁、α、β值代入(5)式计算P_2,∞。

5.       将d₁、n₁、β、γ值代入(6)式计算R_2,∞。

6.       将P_2,∞、R_2,∞值代入(4)式计算三氯甲烷的永久偶极矩μ。

六、思考题

准确测定溶质摩尔极化度和摩尔折射度时，为什么要外推至无限稀释？