磁化率測定

一、實驗目的：1、用磁天平測定物質(zhì)的磁化率，求算其順磁場性原子（離子）的未成對電子數(shù)。2、掌握古埃法測定磁化率的實驗原理和技術(shù)。二、基本原理：物質(zhì)受到外磁場的作用會發(fā)生磁化，除鐵磁性物質(zhì)外磁化強度I正比于外磁場強度H：I=κH（1）單位質(zhì)量磁化率χ和摩爾磁化率χm定義是χ=χM=Md：M分別為物質(zhì)的密度和相對分子量

кdкd物質(zhì)的磁性一般可分為反磁性、順磁性和鐵磁性。反磁質(zhì)的χ<0，摩爾反磁磁化率χD可表示為：χD=-

（2）式中的m為電子質(zhì)量；e為電子電荷；c為光速；ri為i電子離核的距離；NA為阿佛加往羅常數(shù)。

順磁物質(zhì)的χ>0，摩爾順磁磁化率χP=

（3）式中為分子磁矩；κ為玻茲曼常數(shù)；T為絕對溫度。

鐵磁性物質(zhì)的摩爾磁化率為順磁和反磁磁化率之和。即（4），∴（5）則χM=

（6）通過實驗測得磁化率就能確定分子的磁矩。分子的磁矩決定于電子的軌道運動和自旋運動情況。

（7）式中：PJ為角總動量；γ為旋磁比（）；

g為朗德因子即

（8）J為總內(nèi)量子數(shù)，J=L+S；L為總軌道量子數(shù)；S為總自旋量子數(shù)；為玻爾磁子即由于基態(tài)分子中電子的軌道角動量是相互抵消的，即純自旋時L=0，J=S。則（8）式得g=2，因此（7）式可寫為：（9）由于基態(tài)分子中電子的軌道角動量是相互抵消的，即純自旋時L=0，J=S。則（8）式得g=2，因此（7）式可寫為：（9）由于單電子的自旋量子數(shù)為，如有幾個未成對電子則其總的自旋量子數(shù)則（10）把樣品管是懸于兩磁極中間，一端位于磁場強度最大區(qū)域H，另一端位于很弱的H0區(qū)域，則樣品在沿樣品管方向所受的力F可用下式表示：F=（11）χ：質(zhì)量磁化率：m樣品的質(zhì)量；H為磁場強度；為沿管方向的磁場梯度。

設樣的管高度為l時，則F=（12）如H0=0時，則F=（13）用磁天平測出加磁場前后的重量變化，顯然：F=g為重加速度（14）則（15）（16）（2）裝樣口，樣品高度約為12㎝（先裝莫爾鹽）；（4）按以上步驟測定樣品的摩爾磁化率。設樣的管高度為l時，則F=（12）單位質(zhì)量磁化率χ和摩爾磁化率χm定義是用磁天平測出加磁場前后的重量變化，（9）（4）（2）測定時樣品管的底部正好處于磁極的中磁化率測定1、用磁天平測定物質(zhì)的磁化率，求算其順心線上，即磁場強度最強處；J為總內(nèi)量子數(shù)，J=L+S；莫爾氏鹽的值與溫度的關(guān)系為：

把莫爾鹽的值代入（9）、（10）式，可得：

則（17）因而可求出樣品分子中未成對電子數(shù)n。

物質(zhì)的磁性一般可分為反磁性、順磁性和鐵磁性。鎳的角匙或鑷子。即純自旋時L=0，J=S。順磁物質(zhì)的χ>0，摩爾順磁磁化率χP=（3）強度H：I=κH（1）（2）測定時樣品管的底部正好處于磁極的中式中：PJ為角總動量；即純自旋時L=0，J=S。即純自旋時L=0，J=S。（16）三、實驗步驟：1、主要儀器：MB-1A型磁天平2、實驗步驟：（1）測量空管在加磁場前后的質(zhì)量變化△W管值；（2）裝樣口，樣品高度約為12㎝（先裝莫爾鹽）；（3）測量莫爾鹽在加磁場前后質(zhì)量變化△W標值（分別測加0.2T和0.3T時質(zhì)量變化值）；（4）按以上步驟測定樣品的摩爾磁化率。強度H：I=κH（1）單位質(zhì)量磁化率χ和摩爾磁化率χm定義是除鐵磁性物質(zhì)外磁化強度I正比于外磁場順磁物質(zhì)的χ>0，摩爾順磁磁化率χP=（3）（9）（2）裝樣口，樣品高度約為12㎝（先裝莫爾鹽）；（16）磁場性原子（離子）的未成對電子數(shù)。則（17）即純自旋時L=0，J=S。鎳的角匙或鑷子。（9）（16）（9）NA為阿佛加往羅常數(shù)。莫爾氏鹽的值與溫度的關(guān)系為：3、注意事項：（1）粉末樣品在管中的裝填要均勻；（2）測定時樣品管的底部正好處于磁極的中心線上，即磁場強度最強處；（3）避免空氣對流；（4）防止鐵磁性物質(zhì)的混入，不可使用含鐵、鎳的角匙或鑷子。四、實驗數(shù)據(jù)1：零點:270mg溫度：28.0℃

空管莫爾鹽FeSO4.7H2OK4Fe(CN)6.3H2OCuSO4.5H2O摩爾質(zhì)量M

OT7.433310.742710.104210.331910.74200.20T7.433010.758410.127610.331410.74480.30T7.432710.77210.156010.330710.7484樣品高度（cm）

13.8013.0012.2012.80樣品質(zhì)量（g）

△m1(0.20-0T)

△m2(0.30-OT)

χm樣1

χm樣2

平均χm

未成對電子數(shù)n

實驗數(shù)據(jù)2：溫度：31.5℃

空管莫爾鹽FeSO4.7H2OK4Fe(CN)6.3H2OCuSO4.5H2O摩爾質(zhì)量M

OT7.465210.842710.880810.978911.23320.20T7.464910.858310.901410.978411.23650.30T7.464510.877710.926410.977811.240