偶极矩的测定.ppt

偶极矩的测定 厦门大学化学化工学院 分子 极性分子 非极性分子 偶极矩 正负电荷中心不重合 正负电荷中心重合 1 用溶液法测定乙醇的偶极矩 2 了解分子偶极矩和分子电性质的关系3 掌握折射法测偶极矩的实验技术 一 实验目的 二 实验仪器和试剂 容量瓶 50mL 4只数字小电容测试仪电容池一只电吹风一只环己烷 AR 预先干燥处理乙醇 AR 预先干燥处理 三 实验原理与方法 偶极矩是矢量 规定 方向是从正电荷中心指向负电荷中心 分子极性大小用偶极矩 来度量 其定义 极性分子具有永久偶极矩 在没有外电场存在时 由于分子热运动 偶极矩指向各方向机会均等 故其偶极矩统计值为零 若将极性分子置于均匀的外电场中 分子将会沿电场方向作定向转动 同时分子中的电子云对分子骨架发生相对移动 分子骨架也会变形 称为分子极化 极化的程度可用摩尔极化度P来度量 转向极化 分子沿外电场的方向作定向的转动而产生极化 变形极化 电子极化和原子极化 分子中的电子云对分子骨架的相对移动和分子骨架的变形而产生极化 极化的程度可用摩尔极化度衡量 低频 中频 如何求P转向 如何测定P 气体 相互作用小 对于分子间相互力很小的体系 如温度不太低的气体 P与介电常数的关系为 在非极性溶剂的无限稀溶液中 极性分子的状态和气体相近也可利用该式来计算 可以采用溶液法测定摩尔极化度 在低频下对于无限稀释的溶质 利用稀溶液中的近似公式 可导出摩尔极化度有下述表达式 P变形的测定考虑到P原子很小 P变形 P电子 这里采用在高频下测定不同溶液的折射率用于求算P变形 如下式所示 结合 1 2 3 公式 可导出 介电常数的测定 介电常数是电容器两极间充满某物质时的电容值Cc与同一电容器在真空时的电容量C0之比 即 本实验的待测物质放在电容池中利用小电容测试仪进行测试 但电容池在小电容测试仪的插孔上所呈现的电容C测可看作为电容池二电极间的电容C和整个测试系统中的分布电容Cd并联所构成 即C测 C Cd C是随介质不同而变化的 而Cd不随测试物质改变而改变的恒值 即Cd不是所测物质的电容 应在各次测量后扣除 求Cd的方法是用已知介电常数的标准物质进行标定 再测不加样品的空电容器的电容C空 测得标准物质的电容C标 C测 近似 C空 C0 代入12即可求得Cd 11 12 13 代入13 选择溶剂应考虑以下因素 a 必须是非极性的 b 与溶剂的性质 如密度等 相差越大越好 这样不同浓度溶液测量数据的差别 测定相对误差小 c 溶剂稳定 毒性小 挥发性小 便于操作 稀溶液配制 参数变化规律 电容 小 大折射率 大 小 乙醇 环己烷溶液 密度关系 1ml 10ml 2 介电常数测定 测定纯溶剂和4份所配溶液的折光率 注意各样品加样三次 每次读取三个数据 1 折光率测定 为了消除整套系统中的分布电容Cd 先测量一个已知介电常数的标准物质 可得 用电吹风将电容池二极间的空隙吹干 旋上金属盖 读出电容值 读取电容值 重复测试三次 三次平均值即为C空 C空 Cd 仪器的分布电容 再用滴管吸取干燥过的标准物质 从金属盖的中间口加入环己烷 使液面超过电极 并盖上塑料塞 以防环己烷挥发 恒温数分钟后 如上述步骤测定电容值 然后打开金属盖 移去电极间的环己烷 倒入回收瓶中 重新装样再次测电容值 三次测量的电容值的平均值即为C标 从而可求C空 近似等于C0 和Cd的值 测定方法与标准物质的测量相同 重复测定时 不但要移去电容间的溶液 还要用电吹风将二极间的空隙吹干 然后复测C空 值 两次值差有不大于0 01pF 再加入待测溶液 测电容 两次测定的数据的差值应小于0 02pF 否则要继续复测 三次所测电容读数取平均值 减去Cd 即为溶液的电容值C12 由于溶液易挥发 故加样时动作要迅速 加样后塑料塞要塞紧 2 溶液电容的测定 4 实验记录与数据处理 1 实验体系 乙醇的环己烷溶液 测电容和折射率时恒温温度 20 或25 2 实验记录及数据处理 记录实验数据并进行数据计算处理 对比实验结果与理论文献值的差别 分析原因并思考如何处