文档介绍：实验22偶极矩的测定一、目的要求测定乙酸乙酯的偶极矩,了解偶极矩与分子电性质的关系。掌握测定偶极矩的原理和方法。二、:偶极矩是表示分子中电荷分布情况的物理量,它的数值大小可以量度分子的极性。偶极矩是一个向量,规定其方向由正到负,定义为分子正负电荷中心所带的电荷量q与正负电荷中心之间的距离d的乘积:μ=q•d(22-1)由于分子中原子间距离数量级是10-8cm,电子电量的数量级是10-10静电单位,故分子偶极矩的单位****惯上用“德拜(Debye)”表示,记为D,它与国际单位库仑•米(C•m)的关系为:1D=1×10-18静电单位•厘米=×10-30C•m(22-2)通过偶极矩的测定可以了解分子结构中有关电子云的分布和分子的对称性。还可以用来判别几何异构体和分子的立体结构等。分子偶极矩通常可采用微波波谱法、分子束法、介电常数法等进行测量。极性分子具有永久偶极炬。但由于分子的热运动,偶极矩指向各个方向的机会相同,所以偶极矩的统计值等于零。若将极性分于置于均匀的电场E中,则偶极矩在电场的作用下会趋向沿电场方向排列,则称为分子被极化。分子极化的程度可用摩尔转向极化度P转向来量度。用统计力学方法可以证明P转向与永久偶极矩μ2及绝对温度之间的关系为:P转向==(22-3)式中K为波尔兹曼常数,N为阿伏加德罗常数。在外电场作用下,不论永久偶极为零或不为零的分子都会发生电子云对分子骨架的相对移动,分子骨架也会因电场分布不均衡发生变形,从而发生诱导极化或变形极化。可用摩尔诱导极化度P诱导来衡量,P诱导由电子极化度P电子和原子极化度P原子组成。即:P诱导=P电子+P原子P诱导与外电场强度成正比,与温度无关。如果外电场是交变场,极性分子的极化情况则与交变场的频率有关。当处于频率小于1010秒-1的低频电场或静电场中,极性分子所产生的摩尔极化度P是传向极化、电子极化和原子极化的总和:P=P转向+P电子+P原子(22-4)当频率增加别1012~1014秒-1的中频(红外频率)时,电场的交变周期小于分子偶极矩的松驰时间,极性分子的转向运动跟不上电场的变化,即极性分子来不及沿电场方向定向,此时P转向=0。即摩尔极化度等于摩尔诱导极化度P诱导。当交变电场的频率进一步增加到大于1015秒-1的高频(可见和紫外频率)时,极性分子的转向运动和分子骨架变形都跟不上电场的变化,此时极性分子的摩尔极化度只等于电子极化度P电子。通常原子的极化度只有电子极化度的5~15%,且P转向比P电子大得多,故常常忽略原子极化度。因此,我们只要在低频电场下测得极性分子的摩尔极化度P,在红外频率下测得分子的摩尔诱导极化度P诱导,两者相减即得到极性分子的摩尔转向极化度P转向,然后代入(22-3)式即可求出永久偶极矩μ来。、莫索蒂和德拜从电磁理论得到了摩尔极化度P与介电常数ε之间的关系式:P=(22-5)式中M为被测物质的分子量,ρ是该物质在TK时的密度,ε由实验来测定。但这个公式是假定分子与分子之间无相互作用而得到的,所以它只适用于温度不太低的气体以及在无限稀释的非极性溶剂中的溶质分子。设W2为溶质的质量分数,W2=溶质质量/溶液质量,在稀溶液中,溶液的介电常数ε12及折射率的平方与W2有线性关系:ε12=ε1+αsW2(22-6)=+αnW2(22-7)ε1和