PDF《实验十一 磁化率的测定》

h = 6.6256*10 -27 erg・sec = 6.6256*10 -34 J・s. 为plan 常数. 例如 ,Cr k 3+ 离子 ,其外层电子构型 3d

3 ,由实验测得其磁矩μm=3.77μB, 则由 (5) 式可算得n≈3, 即表明有

3 个未成对电子. 又如, 测得黄血盐K4[Fe(CN)6] 的μm=0,则n=0,可见黄血盐中的 3d

6 电子不是如图 21-1(a)的排布,而是如图 21-1(b)的排布. 图 在没有外磁场的情况下,由于原子、分子的热运动,永久磁矩指向各个方 向的机会相等,所以磁矩的统计值为零.在外磁场作用下,这些磁矩会像小磁 铁一样,使物质内部的磁场增强,因而顺磁性物质具有摩尔顺磁化率χμ.另一 方面顺磁性物质内部同样有电子轨道运动,因而也有摩尔逆磁化率χ ,故摩尔 磁化率χM是χμ与χ 两者之和: χ = χ 十χ (7) 由于χ ≥χ ,所以顺磁性物质的χ 根据配位场理论,过渡元素离子d轨道与配位体分子轨道按对称性匹配原则 重新组合成新的群轨道.在ML 正八面体配位化合物中,M原于处在中心位置, 点群对称性Oh,中心原子M的s、p 、py、pz、dx2-y

2、dz2 轨道与和它对称性匹 配的配位体L的σ轨道组合成成键轨道a 、t 、e .M的d 、d 、d 轨道的 极大值方向正好和L的σ轨道错开,基本上不受影响,是非键轨道t .因L电负 性值较高而能级低,配位体电子进入成键轨道,相当于配键.M的电子安排在三 个非键轨道t 和两个反键轨道e 上,低的t 和高的e 之间能级间隔称为分裂 21-1 Fe2+外层电子排布图

0 0 M μ

0 μ

0 M>

0,且可近似认为 χM≈χμ

6 x 1g 1u g xy yz xz 2g 2g g* 2g g* 能,这时d电子的排布需要考虑电子成对能P和轨道分裂能的相对大小. 对强场配位体,例如CN-、NO 2- ,P,电子将尽可能分 占五个轨道,形成弱场高自旋型配位化合物(H Fe2+的外层电子组态为 3d 低自旋型配位化合物(LS). S). 旋型配位离子Fe(H2O) 2+

6 6 ,与6个CN-形成低自旋型配位离子Fe(CN)4-,电子 组态为t2g6 eg*0,表现为逆磁性.当与

6 个H2O形成高自 时,电子组态为t2g4 eg*2 ,表现为顺磁性. 通常采用Gouy磁天平法测定物质的 ,本实验采用的是FD-FM-A型磁天平, 其实验装置如图 21-2 所示. 21-2 古埃磁天平示意图 图 的平底玻璃管悬挂在天平的一端,样品的底部处于永磁铁两极 强度可忽赂不计的位置, 将装有样品 中心,此处磁场强度最强.样品的另一端应处在磁 此时样品管处于一个不均匀磁场中,沿样品管轴心方向,存在一个磁场强度梯 度dH/dS.若忽赂空气的磁化率,则作用于样品管上的力f为场(7) 设空样 与W 空,样 在不加磁场与加磁场时称量分别为 则 W空=W`空-W空 W样=W`样-W样 式中A为样品管的截面积. 品管在不加磁场与加磁场时称量分别为W空`品管装样品后 W样与W`样(以克为单位). 因f=(W样- W空故χ= 2(W样-W空) 由χM=Mχ/ρ,ρ=W/h・A,所以 χM=2(W样-W空)ghM/WH (9) 式中:h为样品的实际高度(cm);

W为 M为样品分子量;

g为重力加速度;

H为磁场两极 直接测量,也可用已知质量磁化率的标准样品间接标定.本实验采用摩尔氏盐 进行标定,其质量磁化率为 )・g=1/2・χH2A g/H2A (8)

2 样品的质量(W=W样-W空)单位为克;

的磁场强度,可用高斯计 中心处 (T为绝对温度) 与试剂 仪器:FD-TX-FM-A型电磁天平一台(上方加配一台电光分析天平);

平底软 质玻璃样品管一支(长100mm,外径 10mm);

装样品工具一套(包括研钵、角匙、

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