溶液法测定极性分子的偶极矩

溶液法测定极性分子的偶极矩

一、实验目的

1、了解偶极矩与分子电性质的关系 2、掌握溶液法测定偶极矩的实验技术 3、用溶液法测定乙酸乙酯的偶极矩

二、实验原理

1、分子结构可以近似地被石成是由电子。和对于骨架（原子核及内层电子）所构成的。由于分子空间构型的不同，其正、负电荷中心可能是重合的，也可能不重合，前者称为非极性分子，后者称为极性分子。

偶极矩μ是用来度量分子极性的大小的，其定义是 μ=q·d

通过偶极矩的测定可以了解分子结构中有关电子云的分布和分子的对称性等情况，还可以用来判别几何异构体和分子的立体结构等。

2、把物质分子的微观性质偶极矩和它的宏观性质介电常数、密度和折射率联系起来，分子的永久偶极矩就可用下面简化式计算 μ=0.04274×10

-30

（P2－R2）T

∞∞

上述测求极性分子偶极矩的方法称为溶液法。溶液法测得的溶质偶极矩与气相测得的真实值间存在偏差，造成这种现象的原因是非极性溶剂与极性溶质分子相互间的作用—“溶剂化”作用，这种偏差现象称为溶液法测量偶极矩的“溶剂效应”。 3、介电常数是通过测量电容计算而得到的。

电容池两极间真空时和充满某物质时电容分别为C0和Cx，则某物质的介电常数ε与电容的关系为

ε=εx/ε0=Cx/ C0

当将电容池插在小电容测量仪上测量电容时，实际测量所得的电容应是电容池两极间的电容和整个测试系统中的分布电容Cd并联构成。Cd是一个恒定值，称为仪器的本底值，在测量时应予扣除，否则会引进误差，因此必须先求出本底值Cd，并在以后的各次测量中予以扣除。 C标=C标+Cd ‘

Cx=Cx+Cd

‘

三、实验仪器与试剂

仪器：阿贝折射仪、电吹风、介电常数测量仪、容量瓶（10ml）、电容池 试剂：乙酸乙酯（分析纯）、四氯化碳

四、实验内容

1、取编号为1~5的10 ml容量瓶用电子天平分别称量其重量m1。 2、溶液配置

用移液管分别移取10ml不同浓度的乙酸乙酯一四氯化碳溶液（50ml含1ml、3ml、5ml、7ml、9ml乙酸乙酯）放入已编好号的5个容量瓶中，并分别称量其重量m2。操作时应注意防止溶质和溶剂的挥发以及吸收极性较大的水气，为此溶液配好后应迅速盖上瓶塞。 3、折光率测定

在（25士0.1）℃条件下用阿贝折光仪测定四氯化碳及各配制溶液的折光率。测定时注意各样品需加样三次，每次读取三个数据，然后取平均值为n溶。 4、介电常数测定

（1）测量空气的电容C0。

（2）用液管将纯四氯化碳从金属盖的中间口加人到电容池中去，使液面超过二电极，并

‘

盖上塑料塞，以防液体挥发。重复测量三次，取三次测量的平均值为C标。

（3）溶液电容的测定：测定方法与纯四氯化碳的测量相同。所测电容读数取平均值，减去Cd，即为溶液的电容值Cx。由于溶液易挥发而造成浓度改变，故加样时动作要迅速，加样后塑料塞要塞紧。

五、实验数据处理

1、按溶液配制的实测质量，计算五个溶液的实际密度ρ=（m1-m2）/V以及浓度c=ρV1/MV2，并作图ρ-c，由直线斜率求算β值。 1 2 3 4 5

m1／g 12.8735 12.9506 12.6393 12.9039 12.7627 m2／g Δm／g ρ／g·cm-3 c／mol·L-1 1.6060 1.5680 1. 1.5167 1.4813 0.2099 0.6296 1.0493 1.4690 1.8887 28.9339 16.0604 28.6304 15.6798 28.1030 15.4637 28.0710 15.1671 27.5759 14.8132

ρ-c图1.621.61.581.561.1.521.51.481.4600.51c／mol•L-11.52ρ／g•cm-3系列1线性 (系列1)

β=-0.074

2、计算C0、Cd和各溶液的Cx值，求出各溶液的介电常数εx；作εx－x2图，由直线斜率求算α值。 ‘

C标=8.91

C标=2.238-0.0020（15.1－20）=2.25 ‘

C标=C标+Cd

Cd=8.91－2.25=6.66

εx=Cx‘－Cd

1 2 3 4 5 Ccl4

Cx1 9.13 9.78 10.28 10.56 11.16 8.91 Cx2 9.07 9.73 10.24 10.55 11.16 8.91 Cx3 9.07 9.73 10.24 10. 11.16 8.91 Cx‘ 9.10 9.78 10.25 10.55 11.16 8.91 εx 2.44 3.12 3.59 3. 4.50 －

εx－cεx321000.51c／mol•L-11.52系列1线性 (系列1)

α=1.23

3、作n溶－x2图，由直线斜率计算γ值。

1 2 3 4 5 n溶1 1.4619 1.4579 1.4550 1.4495 1.4476 n溶2 1.4612 1.4580 1.45 1.4499 1.4472 n－c图n溶3 1.4616 1.4578 1.43 1.4500 1.4475 n溶 1.4616 1.4579 1.46 1.4498 1.4472 1.4651.461.4551.451.44500.51c／mol•L-11.52系列1线性 (系列1)n

γ=-0.0086

4、将ρ1、ε1、α和β值代人公式计算 P2。

∞

=63.

∞

5、将ρ1、n1、β和γ值代人公式计算R2。

=16.4029 ∞∞

6、将P2、R2值代人公式即可计算乙酸乙酯分子的偶极矩μ值。 μ=0.04274×10-30

（P2－R2）T=5.0×10-30

∞

∞