物理化学实验报告
院系 化学化工学院
班级 化学 061
学号 13
姓名 沈建明
日期 2009.3.26 同组者姓名 史黄亮
室温 17.86℃ 气压 101.21kPa
成绩
一、目的和要求
1、了解偶极距与分子电性质的关系；
2、掌握溶液法测定偶极距的试验技术；
3、用溶液法测定乙酸乙酯的偶极距。
二、基本原理
1. 偶极矩和极化度
分子的极性可以用“偶极矩”来度量。其定义为
（1）
q为正、负电荷中心所带电荷量，d为正、负电荷中心距离。 是向量，其方向规定从
正到负。
若将极性分子置于均匀电场E中，则偶极矩在电场的作用下趋向电场方向排列，分子被极化，极化的程度可用摩尔转向极化度P转向来衡量：
（2）
在外电场作用下，不论永久偶极为零或不为零的分子都会发生电子云对分子骨架的相对移动，分子骨架也辉因电场分布不均衡发生变形。用摩尔变形极化度P变形来衡量：
P变形 ＝ P电子 ＋ P原子 （3）
分子的摩尔极化度：
P ＝ P转向 ＋P变形 = P转向 ＋P电子 ＋P原子 (4)
该式适用于完全无序和稀释体系（互相排斥的距离远大于分子本身大小的体系），即温度不太低的气相体系或极性液体在非极性溶剂中的稀溶液。
在中频场中= 0。则P ＝P电子 ＋P原子 （5）
在高频场中=0 则P ＝P电子 （6）
因此，原则上只要在低频电场下测得极性分子的摩尔极化度P，在红外频率下测得极性分子的摩尔诱导极化度，两者相减得到极性分子的摩尔转向极化度，然后代人（2）式就可算出极性分子的永久偶极矩μ来。
2、极化度的测定
首先利用稀溶液的近似公式
（7）
（8）
再根据溶液的加和性，推导出无限稀释时溶质摩尔极化度的公式
（9）
根据光的电磁理论，在同一频率的高频电场作用下，透明物质的介电常数与折光率n的关系为
因为此时= 0， =0，则
R2 == （10）
在稀溶液情况下也存在近似公式
（11）
同样，从（9）式可以推导得无限稀释时溶质的摩尔折射度的公式
（12）
从（2）、（4）、（9）和（12）式可得
即
介电常数测量
3、介电常数的测定
介电常数是通过测定电容计算而得。设C0为电容器极板间处于真空时的电容量，C为充以电介质时的电容量，则C与C0之比值称为该电介质的介电常数
= C/C空 （13）
用小型电容仪测得的电容Cx包括样品电容C样和电容池Cd
Cx ＝ C样 ＋ Cd （14）
测得Cd的方法如下。用一已知介电常数标的标准物质测定电容为C标’，再测电容器中不放样品时的电容C空’，近似取C0 ＝ C空
C标’ = C标’ + Cd C空’ = C空’ + Cd （15）
由（13）（14）（15）三式即可求得Cd和C空
三、仪器、试剂
PCM-1A型介电常数测量仪 无水酒精
WAY-2S 阿贝折射仪 乙酸乙酯(A.R.)
电吹风、分析天平 四氯化碳(A.R.)
10ml小容量瓶1只
2ml移液管7支
胶头滴管、小烧杯若干
四、实验步骤
Ⅰ.前期准备
① 取一只10ml的小容量瓶，用蒸馏水洗净，再用无水乙醇润洗后放入烘箱中干燥；
② 重量法配制摩尔浓度大约为5%、8%、10%、12%、15%、20%的乙酸乙酯的四氯化碳溶液，依次装入6只150ml容量瓶中，并贴好标签；
Ⅱ.测定
① 对干燥好的小容量瓶承重，取3次的平均值；
② 用被测溶液将干燥的小容量瓶装满，立即称取其总质量(因溶液易挥发，取第一次较稳定的值的为准)；
③ 用胶头滴管取适量小容量瓶中的溶液，测定其折光率，取3次的平均值；
④ 用PCM-1A型介电常数测量仪测定空气的电容值，取2次的平均值；
⑤ 用2ml的移液管移取2ml溶液，装入PCM-1A型介电常数测量仪，测量其电容值，取2次的平均值；
⑥ 将小容量瓶中剩余的溶液倒回盛该溶液的大容量瓶中(因为溶液是与其他组共用的)；
⑦ 依次测定各不同浓度的溶液，两次测定间用后测的溶液润洗小容量瓶(测定从低浓度到高浓度)；
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议