内容发布更新时间 : 2024/10/20 8:52:23星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

实 验 报 告

学生姓名 学 号 专 业 年级、班级 课程名称 实验项目 磁化率的测定 实验类型

验证

设计

综合 实验时间 年 月 日

实验指导老师 实验评分 一、目的要求

1．掌握Gouy磁天平测定物质磁化率的实验原理和技术。

2．通过对一些配合物磁化率的测定，计算中心离子的不成对电子数．并判断d电子的排布情况和配位体场的强弱。 二、实验原理 （1）物质的磁性

物质在磁场中被磁化，在外磁场强度H(A·m-1)的作用下，产生附加磁场H'。这时该物质内部的磁感应强度B为外磁场强度H与附加磁场强度H'之和： B＝H十4πI＝H十4πкH＝μH (1)

式中I称为体积磁化强度，物理意义是单位体积的磁矩。式中的 к 称为物质的体积磁化率、表示单位体积物质的磁化能力，是无量纲的物理量。I 和 к 分别除以物质的密度ρ可以得到 σ 和 χ ，σ = I/ρ 称为克磁化强度；χ = к/ρ 称为克磁化率或比磁化率。χm = кM/ρ 称为摩尔磁化率（M是物质的摩尔质量）。这些数据都可以从实验测得，是宏观磁性质。在顺磁、反磁性研究中常用到 χ 和 χm ，铁磁性研究中常用到I、σ 。

不少文献中按宏观磁性质，把物质分为反磁性物质、顺磁性物质和铁磁性物质以及亚铁磁性物质、反铁磁性物质几类。其中，顺磁性物质的χm >0，而反磁性物质的χm <0。

（2）古埃法测定磁化率

古埃法是一种简便的测量方法，主要用在顺磁测量。简单的装置包括磁场和测力装置两部分。调节电流的大小，磁头间距离大小，可以控制磁场强度大小。

测力装置可以用分析天平。为了测量不同温度的数据，要使用变温、恒温和测温装置。

样品要放在一个长圆柱形玻璃管内，悬挂在磁场中，样品管下端在磁极中央处，此处磁场强度最强；另一端则在磁场强度为零处，即处在磁场强度可忽赂不计的位置。

样品在磁场中受到一个作用力。 dF = κHAdH ①

式中，A表示圆柱玻璃管的截面积。 样品在空气中称量，必须考虑空气修正，即 dF =(κ-κ0)HAdH ②

表示空气的体积磁化率，整个样品的受力是个积分问题：

F=∫ (κ-κ0)HAdH = 1/2(κ-κ0)A(H2-H20) ③ 因H0＜＜H，且忽略κ0，则

F = 1/2 κAH2 ④ 式中，F可以通过样品在有磁场和无磁场的两次称量的质量差来求出。 F =（?m样 - ?m空）g ⑤

式中，?m样为样品管加样品在有磁场和无磁场时的质量差； ?m空为空样品管在有磁场和无无磁场时的质量差；g为重力加速度。

则有，κ = AH2 ⑥

m样品κM

而χm = ρ ，ρ = Ah ，h为样品高度，A为样品管截面积，m样品为样品质量。

m样品2(?m样 - ?m空)ghMκM2F

χm = ρ = (AH2 M)/ Ah = ⑦

m样H2只要准确测量样品重量的变化、磁场强度H及样品高度h，即可根据式⑦来计算样品的摩尔磁化率。

在实际工作中是采用已准确知道磁化率数值的校准样品来标定磁场，根据式⑦

χ样品?m样 - ?m空m校准剂M样品h样品

= ×× × χ校准剂?m校准剂 - ?m空m样品M校准剂h校准剂

2F

?m样 - ?m空m校准剂M样品h样品

χ样 = ×× × χ

?m校准剂 - ?m空m样品M校准剂h校准剂校准剂 ⑧

常用的校准样品有(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O（莫氏盐）、HgCo(CNS)4、Ni(en)3S2O3。其中，(NH4)2SO4 FeSO4·6H2O的磁化率符合公式

1.1938

χ = T+1 × 10-4 式中，T是绝对温度。

（3）简单络合物的磁性与未成对电子

对于第一过渡系列元素络合物，它们的磁矩实验值大多符合

μm?n(n?2)μB ⑨

式中，n是未成对电子数；μB是电子磁矩的基本单位，称为波尔磁子。 eh

μB = 4πmc = 9.274×10-24J/T ⑩ 而磁矩μm 与 摩尔顺磁磁化率χm之间有如下关系：

NAμ2mχm?×4π×10-73KT ?

式中，NA为阿弗加德罗常数；K为波兹曼常数；T为绝对温度。

根据式 ?可以利用测量出的物质的摩尔顺磁化率χm计算出μm，然后根据式⑨计算样品的未成对电子数。若测得的χm则表示物质是反磁性物质，未成对电子数为零。 三、仪器与试剂 仪器：

磁天平一台（上方加配一台电光分析天平)；玻璃样品管一支；装样品工具一套(包括研钵、角匙、小漏斗、不锈钢针或竹针、脱脂棉、玻璃棒、橡皮垫等)；直尺一把，温度计一支。 试剂：