文档介绍：蒃蚇实验二十六偶极矩的测定薅一、、方法和计算。、折射仪和比重瓶的使用。,了解偶极矩与分子电性质的关系。羆二、,但因空间构型的不同,正负电荷中心可能重合,也可能不重合,前者为非极性分子,后者称为极性分子,分子极性大小用偶极矩μ来度量,其定义为肁μ=gd(1)莇式中,g为正、负电荷中心所带的电荷量;d是正、负电荷中心间的距离。偶极矩的SI单位是库[仑]米(C·m)。而过去****惯使用的单位是德拜(D),1D=×10-30C·m。袄在不存在外电场时,非极性分子虽因振动,正负电荷中心可能发生相对位移而产生瞬时偶极矩,但宏观统计平均的结果,实验测得的偶极矩为零。具有永久偶极矩的极性分子,由于分子热运动的影响,偶极矩在空间各个方向的取向几率相等,偶极矩的统计平均值仍为零,即宏观上亦测不出其偶极矩。肄当将极性分子置于均匀的外电场中,分子将沿电场方向转动,同时还会发生电子云对分子骨架的相对移动和分子骨架的变形,称为极化。极化的程度用摩尔极化度P来度量。P是转向极化度(P转向)、电子极化度(P电子)和原子极化度(P原子)之和,膁P=P转向+P电子+P原子(2)螈其中,(3)薆式中,NA为阿佛加德罗(Avogadro)常数;K为玻耳兹曼(Boltzmann)常数;T为热力学温度。袃由于P原子在P中所占的比例很小,所以在不很精确的测量中可以忽略P原子,(2)式可写成芁P=P转向+P电子(4)腿只要在低频电场(ν<1010s-1)或静电场中测得P;在ν≈1015s-1的高频电场(紫外可见光)中,由于极性分子的转向和分子骨架变形跟不上电场的变化,故P转向=0,P原子=0,所以测得的是P电子。这样由(4)式可求得P转向,再由(3)式计算μ。羃通过测定偶极矩,可以了解分子中电子云的分布和分子对称性,判断几何异构体和分子的立体结构。,然后外推到无限稀释。因为在无限稀的溶液中,极性溶质分子所处的状态与它在气相时十分相近,此时分子的偶极矩可按下式计算:莅(5)螅式中,P∞2和R∞2分别表示无限稀时极性分子的摩尔极化度和摩尔折射度****惯上用摩尔折射度表示折射法测定的P电子);T是热力学温度。莀本实验是将正丁醇溶于非极性的环己烷中形成稀溶液,然后在低频电场中测量溶液的介电常数和溶液的密度求得P∞2;在可见光下测定溶液的R∞2,然后由(5)式计算正丁醇的偶极矩。蒁(1)极化度的测定螆无限稀时,溶质的摩尔极化度P∞2的公式为膃(6)莃式中,ε1、ρ1、M1分别是溶剂的介电常数、密度和相对分子质量,其中密度的单位是g·cm-3;M2为溶质的相对分子质量;α和β为常数,可通过稀溶液的近似公式求得:蒁ε溶=ε1(1+αx2)(7)***ρ溶=ρ1(1+βx2)(8)袅式中,ε溶和ρ溶分别是溶液的介电常数和密度;x2是溶质的摩尔分数。膂无限稀释时,溶质的摩尔折射度R∞2的公式为薀(9)薈式中,n1为溶剂的折射率;γ为常数,可由稀溶液的近似公式求得:莃n溶=n1(1+γx2)(10)羁式中,n溶是溶液的折射率。蚀(2)介电常数的测定蚅介电常数ε可通过测量电容来求算肅ε=C/C0(11)蚀式中,C0为电容器在真空时的电容;C为充满待测液时的电容,由于空气的电容非常接近于C0,故(11)式改写成螀ε=C/C空(12)肆本实验利用电桥法测定电容,其桥路为变压器比例臂电桥,如图2-31-1所示,电桥平衡的条件是蒃螃式中,C′为电容池两极间的电容;CS为标准差动电器的电容。调节差动电容器,当C′=CS时,uS=uX,此时指示放大器的输出趋近于零。CS可从刻度盘上读出,这样C′即可测得。由于整个测试系统存在分布电容,所以实测的电容C′是样品电容C和分布电容Cd之和,即C′=C+Cd(13)袀显然,为了求C首先就要确定Cd值,方法是:先测定无样品时空气的电空C′空,则有蒇C′空=C空+Cd(14)芄再测定一已知介电常数(ε标)的标准物质的电容C′标,则有蒂C′标=C标+Cd=ε标C空+Cd(15)羀由(14)和(15)式可得:袈(16)蚂将Cd代入(13)和(14)式即可求得C溶和C空。这样就可计算待测液的介电常数。芀肀图26-1电容电桥示意图芈莄三、、方法和计算;、折射仪和比重瓶的使用。 莅四、仪器试剂膆小电容测量仪1台;阿贝折射仪1台;超级恒温槽2台;电吹风1只;比重瓶(10mL,1只);滴瓶5只;滴管1只。环己烷(.);,,,—环己烷溶液。肂五、实验步骤膀