文档介绍：用小电容丈量仪测偶极矩
【实验目的】
1. 掌握溶液法测定偶极矩的原理、要领和盘算。
2. 熟悉小电容仪、折射仪的使用。
3. 用溶液法测定正丁醇的偶极矩，了解偶极矩与分子电性质的干系。
【实验原理】
分子呈电中性，但因空间构型的差别，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，分子极性巨细用偶极矩μ来度量，其界说为
μ=gd                  (1)
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单位是库米(C·m)。而已往****惯使用的单位是德拜(D)，1D=×10-30C·m。
若将极性分子置于均匀的外电场中，分子将沿电场偏向转动，同时还会产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。极化的水平用摩尔极化度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，
P =P转向 + P电子 + P原子      (2)
其中，                                    (3)
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。
由于P原子在P中所占的比例很小，所以在不很精确的丈量中可以忽略P原子，(2)式可写成
P = P转向 + P电子          (4)
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革，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)式盘算μ。
通过测定偶极矩，可以了解分子中电子云的漫衍和分子对称性，判断多少异构体和分子的立体结构。
所谓溶液法就是将极性待测物溶于非极性溶剂中进行测定，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盘算:
         (5)
式中，P∞2和R∞2分别体现无限稀时极性分子的摩尔极化度和摩尔折射度****惯上用摩尔折射度体现折射法测定的P电子);T是热力学温度。
      本实验是将正丁醇溶于非极性的环己烷中形成稀溶液，然后在低频电场中丈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)式盘算正丁醇的偶极矩。
(1)极化度的测定
无限稀时，溶质的摩尔极化度P∞2的公式为
                     (6)
  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:
                 (7)
                       (8)
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。
无限稀释时，溶质的摩尔折射度R∞2的公式为
           (9)
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: