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络合物的磁化率测定
磁场强度和磁感应强度均为表征磁场性质(即磁场强弱和方向)的
两个物理量。由于磁场是电流或者说运动电荷引起的,而磁介质(除超
导体以外不存在磁绝缘的概念,故一切物质均为磁介质)在磁场中发
生的磁化对源磁场也有影响(场的迭加原理)。因此,磁场的强弱可以
有两种表示方法:
在充满均匀磁介质的情况下,若包括介质因磁化而产生的磁场
在内时,用磁感应强度 B 表示,其单位为特斯拉 T,是一个基本物理
量;单独由 电流或者运动电荷所引起的磁场(不包括介质磁化而产生的
磁场时)则用磁场强度 H 表示,其单位为 A/m2,是一个辅助物理量。
Ⅰ、实 目的
一、掌握古埃(Gouy)磁天平测定物质磁化率的基本原理和实 方
法;
二、通过对一些络合物的磁化率测定,推算其不成对电子数,判
断这些分子的配键类型;
Ⅱ、实 原理
1. 摩尔磁化率和分子磁矩
物质在外磁场H 0 作用下,由于 电子等带电体的运动,会被磁化而
感应出一个附加磁场H 。物质被磁化的程度用磁化率 表示,它与附
加磁场强度和外磁场强度的比值有关:
H 4H
0
称为物质的体积磁化率,是物质的一种宏观性质,表示单位体
积内磁场强度的变化,反映了物质被磁化的难易程度。化学上常用摩
尔磁化率 M 表示磁化程度,它与 的关系为
M
M
式中M 、 分别为物质的摩尔质量与密度。 M 的单位为m3 mol 1 。
物质在外磁场作用下的磁化现象有三种:
第一种,物质的原子、离子或分子中没有自旋未成对的电子,即
它的分子磁矩 m 0 。当它受到外磁场作用时,内部会产生感应的“分
子 电流” ,相应产生一种与外磁场方向相反的感应磁矩。如同线圈在
磁场中产生感生电流,这一电流的附加磁场方向与外磁场相反。这种
物质称为逆磁性物质,如Hg、Cu、Bi等。它的 M <0。
第二种,物质的原子、离子或分子中存在自旋未成对的电子,它
的电子角动量总和不等于零,分子磁矩 m 0 。这些杂乱取向的分子
磁矩在受到外磁场作用时,其方向总是趋向于与外磁场同方向,这种
物质称为顺磁性物质,如Mn、Cr、Pt等,表现出的顺磁磁化率用 表
示。
但它在外磁场作用下也会产生反向的感应磁矩,因此它的 M 是
摩尔顺磁磁化率 与摩尔逆磁磁化率 0 之和。因 >> 0 ,所以对于
顺磁性物质,可以认为 M = ,其值大于零。
第三种,物质被磁化的强度随着外磁场强度的增加而剧烈增强,
而且在外磁场消失后其磁性并不消失。这种物质称为铁磁性物质。
对于顺磁性物质而言,摩尔顺磁磁化率与分子磁矩 m 的关系可
由居里-郎之万公式表示:
L 2
0 m
M =
3T
式中L为阿伏加德罗常数( 6.022 1023 mol 1 ),k为玻尔兹曼常数
( 1.3806 1023 J K 1 ), 0 为真空磁导率(4 107 N A 2 ),T为热力
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