文档介绍：用小电容测量仪测偶极矩
【试验目标】
1. 掌握溶液法测定偶极矩原理、方法和计算。
2. 熟悉小电容仪、折射仪使用。
3. 用溶液法测定正丁醇偶极矩，了解偶极矩和分子电性质关系。
【试验原理】

分子呈电中性，但因空间构型不一样，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
μ=gd                  (1)
式中，g为正、负电荷中心所带电荷量;d是正、负电荷中心间距离。偶极矩SI单位是库米(C·m)。而过去习惯使用单位是德拜(D)，1D=×10-30C·m。
若将极性分子置于均匀外电场中，分子将沿电场方向转动，同时还会发生电子云对分子骨架相对移动和分子骨架变形，称为极化。极化程度用摩尔极化度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，
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。
因为P原子在P中所占百分比很小，所以在不很正确测量中能够忽略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高频电场(紫外可见光)中，因为极性分子转向和分子骨架变形跟不上电场改变，故P转向=0，P原子=0，所以测得是P电子。这么由(4)式可求得P转向，再由(3)式计算μ。
经过测定偶极矩，能够了解分子中电子云分布和分子对称性，判定几何异构体和分子立体结构。

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。因为在无限稀溶液中，极性溶质分子所处状态和它在气相时十分相近，此时分子偶极矩可按下式计算:
         (5)
式中，P∞2和R∞2分别表示无限稀时极性分子摩尔极化度和摩尔折射度(习惯上用摩尔折射度表示折射法测定P电子);T是热力学温度。
      本试验是将正丁醇溶于非极性环己烷中形成稀溶液，然后在低频电场中测量溶液介电常数和溶液密度求得P∞2;在可见光下测定溶液R∞2，然后由(5)式计算正丁醇偶极矩。
(1)极化度测定
无限稀时，溶质摩尔极化度P∞2公式为
                     (6)
  式中，ε1、ρ1、M1分别是溶剂介电常数、密度和相对分子质量，其中密度单位是g·cm-3;M2为溶质相对分子质量;α和β为常数，可经过稀溶液近似公式求得:
                 (7)
                       (8)
式中，ε溶和ρ溶分别是溶液介电常数和密度;x2是溶质摩尔分数。
无限稀释时，溶质摩尔折射度R∞2公式为
           (9)
式中，n1为溶剂折射率;γ为常数，可由稀溶液近似公式求得:
                          (10)
式中，n溶是溶液折射