ЭДД Сегнетоэлектрики Полмол ЯМР / Полярные молекулы / 74

Санкт-Петербургский государственный университет Вторая физическая лаборатория

Выполнил студент 308 группы Иевлев Е.А.

Отчет по лабораторной работе

Полярные молекулы

Цель работы: Определить дипольный момент молекул спирта.

Приборы и материалы

цифровой частотометр; конденсатор; бюретки;

жидкости - циклогексан и изопропиловый спирт.

Обозначения

M1; M2; M12 - молярная масса циклогексана, спирта и раствора;

1; 2; 12 - плотность циклогексана, спирта и раствора;

V1; V2 - объ¼м циклогексана и спирта;

f1; f2 - молярные доли веществ в растворе;

P1; P2; P12 - молекулярная поляризация циклогексана, спирта и раствора (всюду - в единицах СГСЭ);

P 0; P 00 - вклад в молекулярную поляризацию из-за деформации и ориентации дипольных молекул;

t - показания термопары;

N = 6:02 1023 - число Авогадро;

k = 1:38 10 16эрг=град - постоянная Больцмана.

1

Xод работы

Первый эксперимент

В первом эксперименте измерялась частота для разных веществ между обкладками конденсатора. Частота с пустым стеклянным стаканчиком:

1 = 3402:0 кГц Далее, в стаканчик было налито (19 0:1) мл циклогексана, и частота составила:

2 = 2418:0 êÃö

Относительное изменение ¼мкости конденсатора вычисляется по формуле

Зная диэлектрическую проницаемость циклогексана " = 2:022, можно рассчитать от-

При добавлении спирта изменяется ¼мкость кондесатора и, следовательно, частота. В ходе эксперимента к циклогексану добавлялось по (0:4 0:02) мл изопропилового спирта.

Относительное изменение ¼мкости рассчитывается по формуле (1), затем рассчитывалась диэлектрическая проницаемость

2

С другой стороны,

= (1:43 0:13)Ä

Второй эксперимент

Во втором эксперименте измерялась температурная зависимость P2(1=T ); как видно из формулы (10), эта зависимость должна иметь линейный характер.

Плотности циклогексана и изопропилового спирта зависят от времени по законам:

1(T ) = 0:96 10 4T + 1:0422(T ) = 8:3 10 4T + 1:028

На самом деле, вычисление P200 по выше приведенным формулам оказывается сложным, так как плотности и диэлектрические проницаемости веществ в растворе зависят от температуры. Но, в области T Têîìí можно аппроксимировать рассчитанную зави-

симость прямой и по угловому коэффициенту вычислить дипольный момент молекулы спирта:

3

Рис. 1: Зависимость P2(1=T )

Угловой коэффициент указанной прямой = (6:4 0:5) 10 3, и дипольный момент молекул спирта

= (1:03 0:09)Ä:

Вывод

Измеренный в двух опытах дипольный момент молекул спирта:

= (1:43 0:13)Ä

= (1:03 0:09)Ä

Такой расхождение данных между собой может быть вызвано несовершенством теории и неучетом температурной завивимости некоторых параметров веществ раствора во втором эксперименте.

4

Таблица 2: Данные второго эксперимента

5