文档介绍：实验12偶极矩的测定
-、目的要求
了解电介质在外电场中的极化现象。
掌握溶液法测定正丁醇偶极矩的实验和方法。
二、原理
偶极矩和极化度
分了结构可以被看成是由电了和分了骨架所构成。由于其空间构型不同其正负电荷 中心可以重合，也性分 了的取向运动跟不上电场的变化，这时极性分了来不及沿电场取向，故Po = 0o当交变
电场的 频率进一步增加到大于IO”秒t高频场(可见光和紫外)时，分了的取向和分了 骨架的变形都跟不上电场的变化，这时Po = O' Fa = 0、p = Pe。这时£ = n2,"为介质的 折射率，这时的摩尔极化度称为摩尔折射度R
因为Pa只有Fe的10%左右，一般可以略去，或按PE10%修正。
由(21)式可得：
9K - --
4 ="厂 V(P-Pe-PaVT2 (23)
4^V0
略去Pa由(22)(23)式可得：
9K - --
(24) 4W0
" = 』(P-R)T (25)
由(25)计算E内忽略了分子间相互作用项儿，故用无限稀的Fl R*
计算卜I，
〃 =(P" —ir)T
(26)
溶剂和溶质的介质常数、密度、摩尔极化度和折射率，。、”、［，为常数。
R*
* 7土心2鼎
Pi
(32)
所以我们在实验中要测不同浓度下的尸、R,再用外推法求和7T。
对于由溶剂1和溶剂2组成的溶液体系，根据Hedestrand (Z. Phys. Cnem., 2438 (1929))的理论，其介电常数、折射率、摩尔极化度以及密度均和浓度成线性关系，即： £ =为(1+ aX2) (27)
〃 =(1 + yX2) (28)
p=pi (1 +/3X2) (29)
P = XlPi+X2P2 (30)
式中Xi、走分别为溶剂和溶质的摩尔分数，e、p、P、"；勺、〃1、R、％;宪、Pa户2、 "2分别为溶液、 由此可得：
(31)
=p; = nmp, = 3四，也+匚肱2-"
Pi
-,V2_0 怎1+2J- P1 £1+2
这样我们用交变频率为1000HZ的交流电桥测出电容池中各浓度下溶液的电容，用此 电容除以真空下电容池的电容即得介电常数。用阿贝折射仪测出可见光下各溶液的折射 率，再用分析天平测出各溶液的密度代入(27) —(30)式，可定出仁邛、｝，，再代入(31)、(32) 式算出和7T，再山(26)式算出分子的永久偶极矩加
三、仪器和试剂
仪器：
CCJ-1型精密电容测量仪一台 超级恒温槽一台
容量瓶(25毫升)6只比重瓶1只
阿贝折射仪一台
分析天平一台
干燥器一只
电吹风一只
电容池1只
试剂：
正丁醇(分析纯) 环已烷(分析纯)
四、实验步骤
溶液配制
用称量法配制0%、1%、5%、10%和15% (摩尔分数)的环已烷溶液各20毫升(除 0%外，其余溶液的浓度只要求精确标出浓度值，其值控制在1%、5%、10%、15%左右)。 操作时应注意防止溶质、溶剂的挥发以及吸收水汽。为此溶液配好后应迅速盖上瓶盖并 置于干燥器中。
折射率的测定
用阿贝折射仪测出溶液的折射率。测定时各样品需加样三次，每次取三个数据，最 后取平均值。
介质常数的测定
电容池分布电容Cd和真空电容Co的测定
因为电容