溶液法测定极性分子的偶极矩实验报告.doc

实验日期: 08年3月 27日 1 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 1. 用溶液法测定正丁醇的偶极矩 2. 了解偶极矩与分子电性质的关系 3. 掌握溶液法测定偶极矩的实验技术二、实验原理 1. 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=4/3 πN A*μ 0 2/(3kT)=4/9 πN A*μ 0 2/(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 2. 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=P 2 ∞=3αε 1/(ε 1+2) 2*Μ 1/ρ 1+(ε 1-1)/( ε 1+2) *(Μ 2-βΜ 1)/ρ 1 (2) 习惯上用溶质的摩尔折射度 R 2 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=R 2 ∞=n 2-1/(n 1 2+2) *(Μ 2-βΜ 1)/ρ 1+6n 1 2Μ 1γ/[(n 1 2+2) 2*ρ 1] (3) 近似公式: ε溶=ε 1(1+ α*x 2)ρ溶=ρ 1(1+ β*x 2)n 溶=n 1(1- γ*x 2) (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=P 2 ∞-R 2 ∞=4/9 πN A*μ 0 2/(kT) μ 0=*[(P 2 ∞-R 2 ∞)*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+C d=C 0+C dC /标=C 标+C d 则通过上两式可求得 C 0=(C /标-C /空)/(ε标-1)C d =C /空-C 0 =C /空-(C /标-C /空)/(ε标-1) ε溶=C 溶/C 0=(C /溶-C d)/C 0 三、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; 实验日期: 08年3月 27日 2 试剂:正丁醇(分析纯) ;环己烷(分析纯) ;蒸馏水;丙酮四、实验步骤 1. 溶液的配制配制 4 种正丁醇的摩尔分数分别是 、 、 、 的正丁醇- 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。 2. 折光率的测定在恒温( 25± 0 C) 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。 3. 介电常数的测定(1) 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”