结构化学实验优秀课件.ppt
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1、结构化学实验第1页,本讲稿共35页讲授:讲授:实验原理、要求、注意事项及考核方式等总体介绍实验原理、要求、注意事项及考核方式等总体介绍 实验实验1、磁化率的测定磁化率的测定 实验实验2、分子的电子光谱及分子结构的测定分子的电子光谱及分子结构的测定 实验项目实验项目第2页,本讲稿共35页一、目的要求一、目的要求1.了解磁介质在磁场中的磁化现象;了解磁介质在磁场中的磁化现象;2.测定物质的摩尔磁化率,推算分子磁矩,测定物质的摩尔磁化率,推算分子磁矩,估计分子内未成对电子数;估计分子内未成对电子数;3.掌握古埃掌握古埃(Gouy)磁天平测定磁化率的原磁天平测定磁化率的原理和方法。理和方法。第3页,本
2、讲稿共35页二、实验原理二、实验原理1.1 物物质质在在外外磁磁场场H作作用用下下,由由于于电电子子等等带带电电体体的的运运动动,会会被被磁磁化化而而感感应应出出一一个个附附加加磁磁场场H,该该现现象象称称为为磁磁介介质质的的磁磁化化。物质被磁化的程度用磁化率物质被磁化的程度用磁化率 表示,而表示,而 、H、H的关系为:的关系为:1 1、摩尔磁化率和分子磁矩、摩尔磁化率和分子磁矩 第4页,本讲稿共35页1.2 称称为为物物质质的的体体积积磁磁化化率率,简简称称磁磁化化率率,表表示示单单位位体体积内磁场强度的变化,反映了物质被磁化的难易程度。积内磁场强度的变化,反映了物质被磁化的难易程度。1.3
3、 化化学学上上常常用用摩摩尔尔磁磁化化率率M表表示示磁磁化化程程度度,它它与与的的关关系为:系为:第5页,本讲稿共35页1)物物质质的的原原子子、离离子子或或分分子子中中没没有有自自旋旋未未成成对对的的电电子子,即即它它的的分分子子磁磁矩矩 m=0。当当它它受受到到外外磁磁场场作作用用时时,内内部部会会产产生生感感应应的的“分分子子电电流流”,相相应应产产生生一一种种与与外外磁磁场场方方向向相相反反的的感感应应磁磁矩矩。这这种种物物质质称称为为反反磁磁性性物物质质,如如Hg、Cu、Bi等等。它它的的M称称为为反磁磁化率,用反磁磁化率,用反反表示,且表示,且反反反反,所所以以对对于于顺顺磁磁性性
4、物质,可以认为物质,可以认为 M=顺顺,其值大于零,即,其值大于零,即M 0。第7页,本讲稿共35页3)物物质质被被磁磁化化的的强强度度随随着着外外磁磁场场强强度度的的增增加加而而剧剧烈烈增增强强,而而且且在在外外磁磁场场消消失失后后其其磁磁性性并并不不消消失失。这种物质称为这种物质称为铁磁性物质铁磁性物质。第8页,本讲稿共35页1.5 对对于于顺顺磁磁性性物物质质而而言言,M与与分分子子磁磁矩矩m关系可由居里郎之万公式表示:关系可由居里郎之万公式表示:式式中中NA为为阿阿伏伏加加德德罗罗常常数数(6.0221023 mol1),K为为玻玻尔尔兹兹曼曼常常数数(1.381E-16 erg/K)
5、,T为为热热力力学温度。学温度。第9页,本讲稿共35页1.6 分分子子磁磁矩矩m 由由分分子子内内未未配配对对电电子子数数n 决决定定,其关系如下:其关系如下:第10页,本讲稿共35页1.7 求求得得n值值后后可可以以进进一一步步判判断断有有关络合物分子的配键类型。关络合物分子的配键类型。第11页,本讲稿共35页2.2.摩尔磁化率的测定摩尔磁化率的测定 第12页,本讲稿共35页2.1 用用古古埃埃磁磁天天平平测测定定物物质质的的磁磁化化率率时时,将将装装有有样样品品的的圆圆柱柱形形玻玻璃璃管管悬悬挂挂在在分分析析天天平平的的一一个个臂臂上上,使使样样品品底底部部处处于于电电磁磁铁铁两两极极的的
6、中中心心,即即处处于于磁磁场场强强度度最最大大的的区区域域,样样品品的的顶顶端端离离磁磁场场中中心心较较远远,磁磁场场强强度度很很弱弱,整整个个样样品品处处于于一一个个非非均均匀匀的的磁磁场场中中。由由于于沿沿样样品品轴轴心心方方向向z存存在在一磁场梯度,故样品沿一磁场梯度,故样品沿z方向受到磁力方向受到磁力dF的作用的作用:第13页,本讲稿共35页式中:式中:-体积磁化率体积磁化率 A-柱形样品的截面积柱形样品的截面积 H-磁场强度磁场强度 第14页,本讲稿共35页2.2 若若不不考考虑虑样样品品管管周周围围介介质质和和的的影影响响,积积分分得得到作用在整个样品管上的力为:到作用在整个样品管
7、上的力为:0-空气的体积磁化率空气的体积磁化率第15页,本讲稿共35页0 0很小很小,可以忽略可以忽略第16页,本讲稿共35页在在古古埃埃法法中中利利用用天天平平间间接接测测量量F值值。设设WE为为空空样样品品管管在在有有磁磁场场和和无无磁磁场场时时的的称称量量值值的的变变化化,WF为为装装样样品品后后在在有有磁磁场场和和无无磁磁场场时时的的称称量量值值的的变化,则变化,则 第17页,本讲稿共35页式中式中M为莫尔氏盐的摩尔质量为莫尔氏盐的摩尔质量(g.mol-1)(NH4)2SO4FeSO46H2O磁磁场场强强度度H可可由由特特斯斯拉拉计计测测量量。也也可可用用已已知知磁化率的莫尔氏盐标定。
8、磁化率的莫尔氏盐标定。第18页,本讲稿共35页二、实验步骤二、实验步骤见实验指导书。见实验指导书。第19页,本讲稿共35页实验实验2、分子的电子光谱和分子分子的电子光谱和分子结构的测定结构的测定 紫外可见吸收光谱法分析法紫外可见吸收光谱法分析法第20页,本讲稿共35页 光的基本性质光的基本性质 光是一种电磁波,具有波粒二象性。光是一种电磁波,具有波粒二象性。单色光:单一波长的光单色光:单一波长的光(由具有相同能量的光子组成由具有相同能量的光子组成)白光:由各种单色光组成的复合光白光:由各种单色光组成的复合光一、概述一、概述第21页,本讲稿共35页白光紫绿红橙蓝青蓝青黄光的互补示意图光的互补示意
9、图白光白光第22页,本讲稿共35页表表2-1 物质颜色和吸收光颜色之间的关系物质颜色和吸收光颜色之间的关系 物质颜色物质颜色吸吸 收收 光光颜色颜色波长范围波长范围/nm黄绿黄绿紫紫400-450黄黄蓝蓝450-480橙橙绿蓝绿蓝480-490红红蓝绿蓝绿490-500紫红紫红绿绿500-560紫紫黄绿黄绿560-580蓝蓝黄黄580-600绿蓝绿蓝橙橙600-650蓝绿蓝绿红红650-700第23页,本讲稿共35页二二、紫外紫外可见吸收光谱分析法可见吸收光谱分析法13.6nm200nm380nm780nm 远紫外区远紫外区(真空紫外区)(真空紫外区)近紫外区近紫外区可见光区可见光区 紫紫外外
10、光光谱谱(Ultraviolet(Ultraviolet spectroscopy,spectroscopy,UV)UV)是是吸吸收收光光谱谱.通通常常说说的的紫紫外外光光谱谱的的波波长长范范围围是是200-380200-380 nm,nm,常常用用的的紫紫外外光光谱谱仪仪的的测测试试范范围围可可扩扩展展到到可可见见光光区区域域,包包括括400-780 400-780 nmnm的的波波长长区区域域.低低于于200 200 nmnm的的吸吸收收光光谱谱属属真真空紫外光谱空紫外光谱,要用专门的真空紫外光谱仪测试要用专门的真空紫外光谱仪测试.第24页,本讲稿共35页2.2.物质对光的选择性吸收及其吸
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