磁化率的測定PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1磁化率的測定磁化率的測定a.物質(zhì)在外磁場物質(zhì)在外磁場H0作用下，由于電子等帶電體的運(yùn)動，作用下，由于電子等帶電體的運(yùn)動，會被磁化而感應(yīng)出一個附加磁場會被磁化而感應(yīng)出一個附加磁場H。物質(zhì)被磁化的程。物質(zhì)被磁化的程度用磁化率度用磁化率表示，它與附加磁場強(qiáng)度和外磁場強(qiáng)度的表示，它與附加磁場強(qiáng)度和外磁場強(qiáng)度的比值有關(guān)。比值有關(guān)。 二、實驗原理二、實驗原理A.摩爾磁化率和分子磁矩摩爾磁化率和分子磁矩 04HH第1頁/共19頁b. 稱為物質(zhì)的體積磁化率，簡稱磁化率，表示單位體稱為物質(zhì)的體積磁化率，簡稱磁化率，表示單位體積內(nèi)磁場強(qiáng)度的變化，反映了物質(zhì)被磁化的難易程度。積內(nèi)磁場強(qiáng)度的變化，反映了物質(zhì)被

2、磁化的難易程度。c. 化學(xué)上常用摩爾磁化率化學(xué)上常用摩爾磁化率 m表示磁化程度，它與表示磁化程度，它與的關(guān)的關(guān)系為系為 13molmMm第2頁/共19頁1). 物質(zhì)的原子、離子或分子中沒有自旋未成對的電子物質(zhì)的原子、離子或分子中沒有自旋未成對的電子，即它的分子磁矩，即它的分子磁矩 m = 0。當(dāng)它受到外磁場作用時，。當(dāng)它受到外磁場作用時，內(nèi)部會產(chǎn)生感應(yīng)的內(nèi)部會產(chǎn)生感應(yīng)的“分子電流分子電流”，相應(yīng)產(chǎn)生一種與外磁，相應(yīng)產(chǎn)生一種與外磁場場方向相反方向相反的感應(yīng)磁矩。這種物質(zhì)稱為的感應(yīng)磁矩。這種物質(zhì)稱為反磁性物質(zhì)反磁性物質(zhì)，如，如Hg、Cu、Bi等。它的等。它的m稱為反磁磁化率，用稱為反磁磁化率，用反

3、反表示，且表示，且反反反反，所以對于順磁性物質(zhì)，可以認(rèn)為，所以對于順磁性物質(zhì)，可以認(rèn)為 m=順順，其值大于零，即，其值大于零，即m 0。3).物質(zhì)被磁化的強(qiáng)度隨著外磁場強(qiáng)度的增加而劇烈增強(qiáng)物質(zhì)被磁化的強(qiáng)度隨著外磁場強(qiáng)度的增加而劇烈增強(qiáng)，而且在外磁場消失后其磁性并不消失。這種物質(zhì)稱為，而且在外磁場消失后其磁性并不消失。這種物質(zhì)稱為鐵磁性物質(zhì)。鐵磁性物質(zhì)。 第4頁/共19頁e.對于順磁性物質(zhì)而言，摩爾順磁磁化率對于順磁性物質(zhì)而言，摩爾順磁磁化率m與分子磁與分子磁矩矩 m關(guān)系可由居里郎之萬公式表示：關(guān)系可由居里郎之萬公式表示： KT3L2m0m順順式中式中L為阿伏加德羅常數(shù)（為阿伏加德羅常數(shù)（6.0

4、221023 mol1），），K為玻為玻爾茲曼常數(shù)爾茲曼常數(shù)(1.38061023J.K1 )， 0為真空磁導(dǎo)率（為真空磁導(dǎo)率（4 107 N.A2），），T為熱力學(xué)溫度。為熱力學(xué)溫度。第5頁/共19頁f. 分子磁矩分子磁矩 m 由分子內(nèi)未配對電子數(shù)由分子內(nèi)未配對電子數(shù)n 決定，其關(guān)系決定，其關(guān)系如下：如下： )2( nnBmg.求得求得n值后可以進(jìn)一步判斷有關(guān)絡(luò)合物分子的配鍵值后可以進(jìn)一步判斷有關(guān)絡(luò)合物分子的配鍵類型。類型。Fe(H2O)62+ 3d 4s 4pFe(CN)64- 3d 4s 4p第6頁/共19頁B.摩爾磁化率的測定摩爾磁化率的測定 第7頁/共19頁a. 用古埃磁天平測定物質(zhì)

5、的磁化率時，將裝有樣品的圓用古埃磁天平測定物質(zhì)的磁化率時，將裝有樣品的圓柱形玻璃管懸掛在分析天平的一個臂上，使樣品底部處柱形玻璃管懸掛在分析天平的一個臂上，使樣品底部處于電磁鐵兩極的中心，即處于磁場強(qiáng)度最大的區(qū)域，樣于電磁鐵兩極的中心，即處于磁場強(qiáng)度最大的區(qū)域，樣品的頂端離磁場中心較遠(yuǎn)，磁場強(qiáng)度很弱，整個樣品處品的頂端離磁場中心較遠(yuǎn)，磁場強(qiáng)度很弱，整個樣品處于一個非均勻的磁場中。由于沿樣品軸心方向于一個非均勻的磁場中。由于沿樣品軸心方向z存在一存在一磁場梯度，故樣品沿磁場梯度，故樣品沿z方向受到磁力方向受到磁力dF的作用的作用 dzzHAHdF式中：式中：-體積磁化率體積磁化率 A-柱形樣品的

6、截面積柱形樣品的截面積 H-磁場強(qiáng)度磁場強(qiáng)度 第8頁/共19頁b.若不考慮樣品管周圍介質(zhì)和的影響，積分得到作用若不考慮樣品管周圍介質(zhì)和的影響，積分得到作用在整個樣品管上的力為：在整個樣品管上的力為： 200)(21HAF0-空氣的體積磁化率空氣的體積磁化率0-真空磁導(dǎo)率真空磁導(dǎo)率第9頁/共19頁0 0很小很小, ,可以忽略可以忽略MmMhHm21F20m第10頁/共19頁在磁天平法中利用天平間接測量在磁天平法中利用天平間接測量F F 值。設(shè)值。設(shè) m m0 0為空為空樣品管在有磁場和無磁場時的稱量值的變化，樣品管在有磁場和無磁場時的稱量值的變化， m m為為裝樣品后在有磁場和無磁場時的稱量值的

7、變化，則裝樣品后在有磁場和無磁場時的稱量值的變化，則 . .g)mm(F0200mmHghM)mm(2第11頁/共19頁磁場強(qiáng)度磁場強(qiáng)度H可由特斯拉計或可由特斯拉計或CT5高斯計測量。應(yīng)該注意高斯計測量。應(yīng)該注意，高斯計測量的實際上是磁感應(yīng)強(qiáng)度，高斯計測量的實際上是磁感應(yīng)強(qiáng)度B，單位為，單位為T（特（特斯拉），斯拉），1T=104高斯。磁場強(qiáng)度高斯。磁場強(qiáng)度H可由關(guān)系式計算得可由關(guān)系式計算得到到B=0H，H的單位為的單位為A.m 1。也可用已知磁化率的。也可用已知磁化率的莫爾氏鹽標(biāo)定。莫爾氏鹽標(biāo)定。)molm(10M41T9500139Bm式中式中M為莫爾氏鹽的摩爾質(zhì)量為莫爾氏鹽的摩爾質(zhì)量(k

8、g.mol-1)(NH4)2SO4FeSO46H2O第12頁/共19頁a. 打開勵磁電源開關(guān)，電流表、毫特斯拉計表頭調(diào)零打開勵磁電源開關(guān)，電流表、毫特斯拉計表頭調(diào)零。然后調(diào)節(jié)勵磁電流約。然后調(diào)節(jié)勵磁電流約2A，預(yù)熱儀器。檢查磁頭間距，預(yù)熱儀器。檢查磁頭間距是否在是否在20mm左右，霍爾探頭是否處在磁場最強(qiáng)處。左右，霍爾探頭是否處在磁場最強(qiáng)處。三、實驗步驟三、實驗步驟b. W空管空管測定測定第13頁/共19頁 2W-WW02010空管，空管，空管，空管，空管，空管，2W-WWH2H1H空管，空管，空管，空管，空管，空管，W空管空管 W空管空管,H W空管，空管，0 將一支清潔、干燥的空樣品管套在

9、天平右側(cè)的塞子將一支清潔、干燥的空樣品管套在天平右側(cè)的塞子上，調(diào)節(jié)樣品管位置，使其處在兩磁極的中心位置，并上，調(diào)節(jié)樣品管位置，使其處在兩磁極的中心位置，并使其底部正好與磁極中心線齊平。然后用天平測定其質(zhì)使其底部正好與磁極中心線齊平。然后用天平測定其質(zhì)量量W空管空管,01。打開勵磁電流開關(guān)，由小至大緩慢調(diào)節(jié)磁場。打開勵磁電流開關(guān)，由小至大緩慢調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度為強(qiáng)度為300mT，稱重為，稱重為W空管空管,H1 ；然后調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度稍；然后調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度稍超過超過300mT再調(diào)回到再調(diào)回到300mT，稱重為，稱重為W空管空管,H2 。調(diào)節(jié)磁。調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度為零，關(guān)閉勵磁電流開關(guān)，稱重為場強(qiáng)度為零，關(guān)閉勵磁電流

10、開關(guān)，稱重為W空管空管,02。第14頁/共19頁c. W樣品樣品+空管空管的測定的測定 取下樣品管，將預(yù)先研缽研細(xì)的樣品通過小漏斗裝取下樣品管，將預(yù)先研缽研細(xì)的樣品通過小漏斗裝入樣品管。裝填時應(yīng)不斷將樣品管底部輕擊橡皮墊，使入樣品管。裝填時應(yīng)不斷將樣品管底部輕擊橡皮墊，使粉末樣品均勻填實。樣品高度為粉末樣品均勻填實。樣品高度為1415cm為宜。用直尺為宜。用直尺準(zhǔn)確測量并記錄樣品高度準(zhǔn)確測量并記錄樣品高度h。用與步驟。用與步驟1相同的方法測量相同的方法測量W樣品樣品+空管空管。第15頁/共19頁測測W空管空管W莫爾鹽莫爾鹽+空管空管測測W硫酸亞鐵硫酸亞鐵+空管空管W鐵氰化鉀鐵氰化鉀+空管空管測

11、測W空管空管W亞鐵氰化鉀亞鐵氰化鉀+空管空管測測第16頁/共19頁注注 意意 事事 項項1. 樣品管的位置一定要調(diào)節(jié)好。調(diào)節(jié)樣品管位置時，應(yīng)樣品管的位置一定要調(diào)節(jié)好。調(diào)節(jié)樣品管位置時，應(yīng)同時注意霍爾探頭與樣品管底部之間的距離約同時注意霍爾探頭與樣品管底部之間的距離約5mm。2. 注意樣品裝填的均勻性，這是實驗的關(guān)鍵點之一。注意樣品裝填的均勻性，這是實驗的關(guān)鍵點之一。3. 天平稱量時，注意動作一定要輕柔，防止損壞天平或天平稱量時，注意動作一定要輕柔，防止損壞天平或造成樣品管晃動晃動致使稱量困難。另外還要盡量避免造成樣品管晃動晃動致使稱量困難。另外還要盡量避免空氣流動對測定產(chǎn)生影響?？諝饬鲃訉y定產(chǎn)生影響。4. 增大磁場強(qiáng)度時，轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)器的動作應(yīng)緩慢，防止樣增大磁場強(qiáng)度時，轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)器的動作應(yīng)緩慢，防止樣品晃動而被磁極吸住。電源打開、關(guān)閉前，調(diào)節(jié)器都應(yīng)品晃動而被磁極吸住。電源打開、關(guān)閉前，調(diào)節(jié)器都應(yīng)旋至最小，防止損壞表頭和勵磁線圈。旋至最小，防止損壞表頭和勵磁線圈。5. 注意樣品的粒度、裝填高度與標(biāo)樣一致，減