文档介绍：物理化学实验教案(钟爱国) 1 实验十九偶极距的测定(一) 小电容仪测定偶极矩【实验目的】 。 、折射仪和比重瓶的使用。 ,了解偶极矩与分子电性质的关系。【基本要求】 ,了解偶极距与分子电性质的关系。 。 。【实验原理】 ,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[仑]米(C· m) 。而过去****惯使用的单位是德拜(D) , 1D= × 10 -30C·m。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想几率相等,偶极矩的统计平均值仍为零,即宏观上亦测不出其偶极矩来。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, 物理化学实验教案(钟爱国) 2 图示电容电桥示意图 P=P 转向+P 电子+P 原子(2) 其中, KT NP A 29 4???转向(3) 式中,N A 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,所以在不很精确的测量中可以忽略 P 原子, (2) 式可写成 P=P 转向+P 电子(4) 只要在低频电场(ν<10 10s -1) 或静电场中测得 P ;在ν≈10 15s -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。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: ???? mC10 0426 .0 22 30???????TRP?(5) 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****惯上用物理化学实验教案(钟爱国) 3 摩尔折射度表示折射法测定的 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。(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?? 1 121 11 121 120 22 12 3 lim????????MM M P