Лабораторный практикум / 2-ая физическая лаборатория / Электричество / 74 - Полярные молекулы / Чаулин
.docЧаулин А.С.
321 группа
Лабораторная работа № 74
“ Полярные молекулы ”
11 Октября 1998 г.
-
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 eбензола = 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 n2e. 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 DС0e/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, r1,2 - их плотности при комнатной температуре, а М1,2 — 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
-
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 Ткип = 80,1°К) можно построить зависимость(линейную) диэлектрической проницаемости смеси от обратной температуры.
Ткомн=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