磁化率测定

磁化率测定 二、基本原理：物质受到外磁场的作用会发生磁化，除铁磁性物质外磁化强度I正比于外磁场强度H：I=κH（1）单位质量磁化率χ和摩尔磁化率χm定义是 χ= χM= M d：M分别为物质的密度和相对分子量 к к d d 一、实验目的： 1、用磁天平测定物质的磁化率，求算其顺磁场性原子（离子）的未成对电子数。 2、掌握古埃法测定磁化率的实验原理和技术。

物质的磁性一般可分为反磁性、顺磁性和铁磁性。物质的磁性一般可分为反磁性、顺磁性和铁磁性。反磁质的χ<0，摩尔反磁磁化率χD可表示为： χD=-（2）式中的m为电子质量；e为电子电荷；c为光速； ri为i电子离核的距离；NA为阿佛加往罗常数。顺磁物质的χ>0，摩尔顺磁磁化率χP=（3）式中为分子磁矩；κ为玻兹曼常数；T为绝对温度。

铁磁性物质的摩尔磁化率为顺磁和反磁磁化率之和。铁磁性物质的摩尔磁化率为顺磁和反磁磁化率之和。即（4），∴ （5）则χM=（6）通过实验测得磁化率就能确定分子的磁矩。分子的磁矩决定于电子的轨道运动和自旋运动情况。（7）式中：PJ为角总动量；γ为旋磁比（）；

g为朗德因子即 （8） J为总内量子数，J=L+S；L为总轨道量子数； S为总自旋量子数；为玻尔磁子即由于基态分子中电子的轨道角动量是相互抵消的，即纯自旋时L=0，J=S。则（8）式得g=2，因此（7）式可写为：（9）由于基态分子中电子的轨道角动量是相互抵消的，即纯自旋时L=0，J=S。则（8）式得g=2，因此（7）式可写为：（9）

由于单电子的自旋量子数为 ，如有几个未成对电子则其总的自旋量子数（10）则把样品管是悬于两磁极中间，一端位于磁场强度最大区域H，另一端位于很弱的H0区域，则样品在沿样品管方向所受的力F可用下式表示： F= （11） χ：质量磁化率：m样品的质量；H为磁场强度；为沿管方向的磁场梯度。

设样的管高度为l时，则F= （12）如H0=0时，则F= （13）用磁天平测出加磁场前后的重量变化，显然： F= g为重加速度（14）则（15）（16）

莫尔氏盐的值与温度的关系为： 把莫尔盐的值代入（9）、（10）式，可得：则（17）因而可求出样品分子中未成对电子数n。

三、实验步骤： 1、主要仪器：MB-1A型磁天平 2、实验步骤：（1）测量空管在加磁场前后的质量变化△W管值；（2）装样口，样品高度约为12㎝（先装莫尔盐）；（3）测量莫尔盐在加磁场前后质量变化△W标值（分别测加0.2T和0.3T时质量变化值）；（4）按以上步骤测定样品的摩尔磁化率。

3、注意事项： （1）粉末样品在管中的装填要均匀；（2）测定时样品管的底部正好处于磁极的中心线上，即磁场强度最强处；（3）避免空气对流；（4）防止铁磁性物质的混入，不可使用含铁、镍的角匙或镊子。

空管莫尔盐 FeSO4.7H2O K4Fe(CN)6.3H2O CuSO4.5H2O 摩尔质量M OT 7.4333 10.7427 10.1042 10.3319 10.7420 0.20T 7.4330 10.7584 10.1276 10.3314 10.7448 0.30T 7.4327 10.772 10.1560 10.3307 10.7484 样品高度（cm） 13.80 13.00 12.20 12.80 样品质量（g） △m1(0.20-0T) △m2(0.30-OT) χm样1 χm样2 平均χm 未成对电子数n 四、实验数据1：零点:270mg 温度：28.0℃

空管莫尔盐 FeSO4.7H2O K4Fe(CN)6.3H2O CuSO4.5H2O 摩尔质量M OT 7.4652 10.8427 10.8808 10.9789 11.2332 0.20T 7.4649 10.8583 10.9014 10.9784 11.2365 0.30T 7.4645 10.8777 10.9264 10.9778 11.2404 样品高度（cm） 13.90 14.50 14.25 13.30 样品质量（g） △m1(0.20-0T) △m2(0.30-OT) χm样1 χm样2 平均χm 未成对电子数n 实验数据2：温度：31.5℃

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