溶液法測定極性分子的偶極矩

孟曉燕

(上饒師范學院，江西 上饒 334001)

溶液法測定極性分子的偶極矩

孟曉燕

(上饒師范學院，江西 上饒 334001)

本文主要測定丙酮、乙醚、正丁醇等極性溶質的偶極矩，用四氯化碳作非極性溶劑。通過測量溶液的折光率、介電常數和密度隨溶質摩爾分數的變化，從而確定線性關系系數，求得極性溶質的偶極矩。

溶液法 介電常數 折光率 密度 偶極矩

偶極矩是物理化學實驗研究的一個課題，它對判斷分子的鍵構型；考察鍵的旋轉，研究分子的電性以及計算其它物理化學性質等方面起著重要的作用。用溶液法測定，具有操作簡便，耗樣少，低毒性，速度快，實驗數據線性好和結果準確度高等特點。所以采用溶液法測定極性物質的偶極矩[1]。

本文主要測量極性溶質丙酮、乙酸乙酯、乙醚、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇的偶極矩，溶劑為非極性的四氯化碳。

1.實驗原理

1.1 偶極矩與極化度

分子呈電中性，正負電荷中心重合的，稱為非極性分子；不重合的，稱為極性分子。分子極性的大小用偶極矩μ來度量，其定義式為：

μ=q·d

(1)

μ的SI單位是庫·米(C·m)，常用德拜(D)，1D=3.338×10-30C·m。

極化的程度用摩爾極化度P來度量[2]。

P=P轉向+P電子+P原子

(2)

(3)

由于P原子數值很小，常可忽略，式(1-2)寫成：

P=P轉向+P電子

(4)

在ν<1010s-1的低頻電場或靜電場中可測得P；在ν≈1015s-1的高頻電場中，因P轉向=0，P原子=0，則測得的就是P電子，再由式(4)求得P轉向，由式(3)計算出μ。

通過測定出極性分子的偶極矩，可知分子中電子云的分布、分子對稱性，并判斷分子的立體結構及幾何異構體[3]。

1.2 溶液法測定偶極矩

1.2.1 極化度的測定

克勞修斯、莫索蒂和徳拜從電磁理論得到了摩爾極化度P與介電常數ε之間的關系式