兰州交通大学：《物理化学》课程教学资源（实验指导）磁化率的测定

磁化率的测定 一.实验目的： 用古埃磁天平测定硫酸亚铁、亚铁氰化钾和铁氰化钾的磁化率，并计算其不成对电子数。 二，实验原理： 古埃(G0v磁天平的特点是结物简单，灵敏度高。用古埃磁天平法测量物质的磁化率， 臂上，使样品底部处于电磁铁两极的中心，即处于磁场强度最大的区域，样品的顶端离磁场 中心较远，磁场强度很弱，整个样品处于一个非均匀的磁场中。由于沿样品轴心方向z存在 一磁场梯度 ,故样品沿2方向受到磁力dF的作用dF=心H识 式中：K一 体积磁化率 A一一柱形样品的截面积 对顺磁性物质，作用力指向场强最大的方向，反磁性物质则指向场强最弱的方向中。若 不考虑样品管周围介质和的影响，积分得到作用在整个样品管上的力为：F= -KH2A 当样品受到磁场的作用力时，天平的另一臂上加减砝码使之平衡，设△W为施加磁场 前后的质量差，则F=与A=gA所 式中：g为重力加速度。又样品质量m=h4,p、h为柱形样品管的密度和高度。由于 质量磁化率，和摩尔磁化率x的定义，。一 =KM p p 因此可得： 卡卡24e mH 一般用已知磁化率的物质校正磁天平。当待测样品和校正用样品在同一样品管中的填装 高度相同并且在同一场强下进行测量，由可得待测样品的摩尔磁化率为： AW,-△W。.m.M, x2=Xg△W-AWm: △W。、△W,、△W一一分别为空样品管、待测样品、校正样品施加磁场前后的质量变 化： m、m,一一待测样品和校正样品的质量 M2一一待测样品的摩尔质量。 三.仪器与试剂：

磁化率的测定 一．实验目的： 用古埃磁天平测定硫酸亚铁、亚铁氰化钾和铁氰化钾的磁化率，并计算其不成对电子数。 二．实验原理： 古埃(Gouy)磁天平的特点是结构简单，灵敏度高。用古埃磁天平法测量物质的磁化率， 从而可求得永久磁矩和未成对电子数，这对研究物质结构具有重要意义。 用古埃磁天平测定物质的磁化率时，将装有样品的圆柱形玻璃管悬挂在分析天平的一个 臂上，使样品底部处于电磁铁两极的中心，即处于磁场强度最大的区域，样品的顶端离磁场 中心较远，磁场强度很弱，整个样品处于一个非均匀的磁场中。由于沿样品轴心方向 z 存在 一磁场梯度 z H   ，故样品沿 z 方向受到磁力 dF 的作用 dz z H dF AH   =  式中：  ——体积磁化率 A——柱形样品的截面积 对顺磁性物质，作用力指向场强最大的方向，反磁性物质则指向场强最弱的方向中。若 不考虑样品管周围介质和的影响，积分得到作用在整个样品管上的力为： F H A 2 2 1 =  当样品受到磁场的作用力时，天平的另一臂上加减砝码使之平衡，设ΔW 为施加磁场 前后的质量差，则 F = H A = gW 2 2 1  式中：g 为重力加速度。又样品质量 m = hA，  、h 为柱形样品管的密度和高度。由于 质量磁化率 g x 和摩尔磁化率 M x 的定义，   xg =   M xM  = 因此可得： 2 2 mH Whg xg  = 2 2 mH WhgM xM  = 一般用已知磁化率的物质校正磁天平。当待测样品和校正用样品在同一样品管中的填装 高 度 相 同 并 且 在 同 一 场 强 下 进 行 测 量 ， 由 可 得 待 测 样 品 的 摩 尔 磁 化 率 为 ： 2 2 1 1 0 2 0 ,2 ,1 M m m W W W W x x M g    −   −  =  W0 、W2 、W1——分别为空样品管、待测样品、校正样品施加磁场前后的质量变 化； m2、 m1——待测样品和校正样品的质量； M2——待测样品的摩尔质量。 三．仪器与试剂：

古埃磁天平一套（由自动加码分析天平和磁场强度大于3000G的永久磁铁组成）也可 采用电磁铁：样品管（内径约6mm的玻璃管）3支。化学纯(NHSO:·FeSO:6O(莫尔 盐)：FeSO4·7H,O:K4FeCN6·3lO:K3Fe(CN6). 四.实验步骤： 1.取干燥样品管一支，挂在磁天平的一个臂上，称得空管的质量，然后小心地移动磁铁架， 恰好使样品管底部处于破场两极的正中（要特别注意，不能使样品管与磁极间有任何摩 擦)， 称得样品管在磁场中的质量。再重复称量两次，取平均值。取下样品管，细心地 将已研细的莫尔盐装入管中，并不断使样品底部在木垫上轻轻碰击，直至装满约12©m 为宜。继续碰击至样品在管中的高度不再变化为止。在无磁场作用上称量，然后小心地 移动磁铁，同样使样品管底部处于磁场两极的正中，再称样品管的质量，如此重复称量 两次，取平均值。 2.倒出莫尔盐，洗净样品管，用上述同一操作方法先后硫酸亚铁、亚铁氯化钾、铁化钾 样品，在无磁场和有磁场作用下称量（特别注意使样品管中的样品高度一致） 3.当用电磁铁进行实验时，可改变励磁电流，以便在不同磁场强度下进行实验。 五.数据处理： 已知：NH4,SO4·FeSO4·6HO的质量磁化率与温度关系如下 9500 7x10 L,计算样品的摩尔磁化率： 2.计算样品的磁矩： 3.计算样品的不成对电子数 六.思考题： 本实验为什么要用已知磁化率的物质校正磁天平？ 2.样品在玻璃管中的填充密度对测量有何影响？ 3用古埃磁天平测定磁化率的精密度与哪些因素有关？ 4不同磁场强度下测得样品的摩尔磁化率是否相同？

古埃磁天平一套（由自动加码分析天平和磁场强度大于 3000G 的永久磁铁组成）也可 采用电磁铁；样品管（内径约 6mm 的玻璃管）3 支。化学纯(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O(莫尔 盐)；FeSO4·7H2O；K4Fe(CN)6·3H2O；K3Fe(CN)6。 四．实验步骤： 1. 取干燥样品管一支，挂在磁天平的一个臂上，称得空管的质量，然后小心地移动磁铁架， 恰好使样品管底部处于磁场两极的正中（要特别注意，不能使样品管与磁极间有任何摩 擦），称得样品管在磁场中的质量。再重复称量两次，取平均值。取下样品管，细心地 将已研细的莫尔盐装入管中，并不断使样品底部在木垫上轻轻碰击，直至装满约 12cm 为宜。继续碰击至样品在管中的高度不再变化为止。在无磁场作用上称量，然后小心地 移动磁铁，同样使样品管底部处于磁场两极的正中，再称样品管的质量，如此重复称量 两次，取平均值。 2. 倒出莫尔盐，洗净样品管，用上述同一操作方法先后硫酸亚铁、亚铁氰化钾、铁氰化钾 样品，在无磁场和有磁场作用下称量（特别注意使样品管中的样品高度一致）。 3. 当用电磁铁进行实验时，可改变励磁电流，以便在不同磁场强度下进行实验。 五．数据处理： 已知：(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O 的质量磁化率与温度关系如下 6 10 1 9500 −  + = T xg 1. 计算样品的摩尔磁化率； 2. 计算样品的磁矩； 3. 计算样品的不成对电子数。 六．思考题： 1.本实验为什么要用已知磁化率的物质校正磁天平？ 2.样品在玻璃管中的填充密度对测量有何影响？ 3.用古埃磁天平测定磁化率的精密度与哪些因素有关？ 4.不同磁场强度下测得样品的摩尔磁化率是否相同？