Лабораторный практикум / 2-ая физическая лаборатория / Электричество / 74 - Полярные молекулы / Чаулин

Чаулин А.С.

321 группа

Лабораторная работа № 74

“ Полярные молекулы ”

11 Октября 1998 г.

1. Измерения по методу измерения частоты для различных концентраций

спирта в бензоле.

Сначала была измерена частота для стаканчика без бензола. Она составила

n₁ = (3747,1±0,1) кГц.

После этого в стаканчик было залито (20,0±0,03) мл бензола. Частота стала равной n₂ = (3547,5±0,1) кГц

Зная величины n₁ и n₂ можно найти величину

Табличное значение диэлектрической постоянной для бензола e_{бензола} = 2,2533 Используя это, можно вычислить

.

После этого 5 раз к бензолу добавлялось по (0,4±0,05) мл этилового спирта. По частотомеру измерялись частоты n₂^e. Частоты указываются с погрешностью ±0,1 кГц. Зависимость частоты от общего количества добавленного спирта, полученная в ходе эксперимента, представлена в таблице 1:

Таблица 1.

В третьем столбце таблицы сосчитаны значения DС₀^e/С по формуле, аналогичной приведенной выше, а в четвертом столбце – величина диэлектрической проницаемости смеси бензола и спирта, рассчитанная по формуле:

.

По полученным данным можно рассчитать молекулярные поляризации. Для этого сначала вычислим молярные доли f₁ и f₂ по формулам

и ,

где n₁ и n₂ — объемы растворителя и растворенного вещества, соответственно, r_1,2 - их плотности при комнатной температуре, а М_1,2 — молярные массы. Потом вычислим среднюю плотность и средный молярный вес по формулам

и .

Зная диэлектрическую проницаемость смеси e₁₂ можно вычислить и среднюю молекулярную поляризацию

Результаты этих вычислений приведены в таблице 2:

Таблица 2.

Величина , и из выражения можно найти Р₂. Получаем следующую таблицу величин (таблица 3):

Таблица 3.

В третьем столбце таблицы вычислены значения молекулярной поляризации спирта за счет ориентации дипольных молекул. Можно построить график зависимости этой величины от молярной доли спирта в бензоле и продлить его до пересечения с осью ординат. Точка пересечения даст истинное значение ориентационной поляризации молекул спирта.

Прямая на графике проведена методом наименьших квадратов. Прямая – наиболее логичное продолжение аппроксимации данных до пересечения с осью ординат. Таким образом, бесконечно разбавленному раствору соответствует значение молекулярной поляризации 47,22±3,26 см³/моль. Отсюда дипольный момент молекулы спирта m² = P₂’’(0)×9×k×T / (4×p×N) = 3,364×10^-43. Отсюда получаем

m = (5,8±0,1)×10^-22 Дж×см³

2. Измерения по температурной зависимости молекулярной поляризации

Р₁₂.

Стаканчик с 20 мл бензола, в который было добавлено 2,0 мл спирта нагревался до кипения. Зная комнатную температуру и температуру кипения смеси (примерно равную температуре кипения бензола Т_кип = 80,1°К) можно построить зависимость(линейную) диэлектрической проницаемости смеси от обратной температуры.

Т_комн=12,5 ⁰С

При температуре кипения n=(3479,5±0,1) кГц

ґПb_(юb__юыї0’чїяяяяёПb_`Jчї_____

m = (7,6±0,4)×10^-22 Дж×см³

 Пb_(юb__юыї0’чїяяяяёПb_`Jчї____Є_E_Р_D_ФУb_МПb_0ЄC_dУb_дПb_Tб@_

μ=(6,7±0,4)·10^-22 Дж·см³

3