文档介绍：结构化学实验报告
——溶液法测定极性分子的偶极矩
一、实验目的
实验原理
偶极矩与极化度
(1)两个大小相等方向相反的电荷体系的偶极矩定义为:
(2)极化程度可用摩尔定向极化度P定向来衡量:
P定向=4/3πNA*μ02/(3kT)=4/9πNA*μ02/(kT)
(3)极性分子所产生的摩尔极化度P是摩尔定向极化度、摩尔电子诱导极化度和摩尔原子诱导极化度的总和:
P=P定向+P诱导=P定向+P电子+P原子
偶极矩的测定方法(溶液法测定偶极矩)
(1)无限稀释时溶质的摩尔极化度的公式:
P=P2∞=3αε1/(ε1+2)2 * Μ1/ρ1 + (ε1-1)/(ε1+2) * (Μ2-βΜ1)/ρ1
(2****惯上用溶质的摩尔折射度R2表示高频区测得的摩尔极化度,因为此时P定向=0,P原子=0,推导出无限稀释时溶质的摩尔折射度的公式:
P电子=R2∞=n2-1/(n12+2) * (Μ2-βΜ1)/ρ1+6n12Μ1γ/[(n12+2)2*ρ1]
(3) 近似公式:
ε溶=ε1(1+α* x2)
ρ溶=ρ1(1+β*x2)
n溶=n1(1-γ*x2)
(4) 永久偶极矩的获得
考虑到摩尔原子诱导极化度通常只有摩尔电子极化度的5%-15%,而且P定向又比P原子大得多,故常常忽略P原子,可得P定向=P2∞-R2∞=4/9πNA*μ02/(kT)
μ0=*[(P2∞-R2∞)*T]1/2
(5)介电常数的测定:用空气与一已知介电常数ε溶的标准物质分别测得电容C/空,C/标
C/空=C空+Cd= C0+Cd C/标=C标+Cd
则通过上两式可求得C0=(C/标-C/空)/(ε标-1) Cd=C/空-C0=C/空-(C/标-C/空)/(ε标-1)
ε溶= C溶/ C0=(C/溶- Cd)/ C0
仪器和试剂
仪器:阿贝折光仪1台;比重管1只;电容测量仪一台;电容池一台;电子天平一台;电吹风一只;25ml容量瓶4支;25ml、5ml、1ml移液管各一支;滴管5只;5ml针筒一支;针头一支;吸耳球一个;
试剂:正丁醇(分析纯);环己烷(分析纯);蒸馏水;***
实验步骤
溶液的配制
、、、-环己烷溶液。操作时应注意防止溶质和溶剂的挥发以及吸收极性较大的水气,为此溶液配好后应迅速盖好瓶盖,并置于干燥箱中。
折光率的测定
在恒温(25±)条件下用阿贝折光仪测定环己烷和各配制溶液的折光率。测定时注意各样品需加样三次,每次读取一个数据,取平均值。
介电常数的测定
先接好介电常数测量仪的配套电源线,打开电源开关,预热5分钟;用配套测试线将数字电常数测量仪与电容池连接起来;待显示稳定后,按下“采零”键,以清除仪表系统零位漂移,屏幕显示“”。
电容C0 和Cd 的测定:本实验采用环己烷为标准物质,其介电常数的温度公式为: ε标=-(t-20)
式中t为实验室温度(0C)。用电吹风将电容池加样孔吹干,旋紧盖子,将电容池与介电常数测量仪接通。读取介电常数测量