2.0ml
7.20 7.20 7.20
3.0ml
7.50 7.40 7.45
4.0ml
7.75 7.75 7.75
2.数据处理 2.1 溶液摩尔分数 x 的计算
乙酸乙酯摩尔分数 x2
1.0ml 0.0443
2.0ml 0.0875
3.0ml 0.1316
2.2 绘制折射率 n1,2 和溶液摩尔分数 x2 的工作曲线，并求出斜率 c。
了样品的电容 C 样品和电容池的分布电容 Cx 两部分，即
C'样品 = C 样品 + Cx
⑮
对于给定的电容池，必须先测出其分布电容 Cx。可以先测出以空气为介质的电容，记 为 C'空 ，再用一种已知介电常数的标准物质，测得其电容 C'标 。
C'空 = C 空 + Cx
又因为
C'标 = C 标 + Cx
介电常数 ε
2.161 2.287 2.402 2.540
x2
0.0443 0.0875 0.1316 0.1735
2.4 绘制ε-x2 工作曲线，由直线测得斜率 a，截距ε1。
根据最小二乘法求得斜率：2.9008；截距：2.0307；相关系数：0.9981
7
2.5 绘制作ρ1,2 -x2 工作曲线，由直线测得斜率 b，截距ρ1 。
频率测定的，测得的极化度为 Pμ+ Pe +Pa。若把频率提高到红外范围，分子已经来不及转向，
此时测得的极化度只有 Pe 和 Pa 的贡献了。所以从按介电常数计算的 P 中减去红外线频率范
围测得的极化，就等于 Pμ，在实验上，若把频率提高到可见光范围，则原子极化也可以忽
略，则在可见光范围：
2
Pμ =P -( Pe +Pa) ≈ P - Pe
分子结构可以近似地看成是由电子云和分子骨架（原子核及内层电子）所构成。由于空
间构型的不同，其正负电荷中心可能重合，也可能不重合。前者称为非极性分子，后者称为
极性分子。
1912 年德拜提出“偶极矩”的概念来度量分子极性的大小，其定义式为
→
μ qd
①
→
式中，q 是正负电荷中心所带的电量；d 为正负电荷中心之间的距离； μ 是一个矢量，
1.4162 1.4164 1.4163
1.4136 1.4134 1.4135
1.4117 1.4115 1.4116
空气电容(PF)：4.4 温度（℃）：27.2
环己烷
C1 (PF) C2 (PF) C 平均(PF)
6.60 6.60 6.60
表三：电容测定
1.0ml
6.95 6.90 6.93
3. 由折光度计算电子极化度 Pe 电子极化度可以使用摩尔折光度 R 代替，即
P R e
2
lim
x2 0
R2
n12 n12
1 2
M2
bM1 ρ1
6n12 M 1c
n12
2
2
ρ1
⑬
⑬ 根据测量的溶液折射率 n1,2 作图 n1.2-x2，由斜率求出 c，就可以按照式 计算出 Pe 。
4. 介电常数的测定 介电常数是通过测定电容计算而得的。如果在电容器的两个板间充以某种电解质，电容 器的电容量就会增大。如果维持极板上的电荷量不变，那么充电解质的电容器两板间电势差 就会减少。设 C0 为极板间处于真空时的电容量，C 为充以电解质时的电容量，则 C 与 C0 的比值 ε 称为该电解质的介电常数：
5
溶液中环己烷摩尔数(mol) 乙酸乙酯摩尔分数 x2 溶液质量(g) 溶液密度(g/ml)
0.2195 0.0443 19.3349 0.7734
0.2106 0.0875 19.4712 0.7788
0.2011 0.1316 19.5757 0.7830
0.1925 0.1735 19.7229 0.7889
五、【数据处理】
1.数据记录表 乙酸乙酯 C4H9OH,分子量:88 环己烷 C6H12,分子量:84
表一：溶液配制
1.0ml
2.0ml
空瓶(g) 空瓶+乙酸乙酯(g) 空瓶+乙酸乙酯+环己烷(g) 溶液中乙酸乙酯质量(g) 溶液中乙酸乙酯尔数(mol) 溶液中环己烷质量(g)
24.4578 25.3538 43.7927
ε标
=
C标 C0
≈C标 C空
可得
Cx = C'空
－
C'标－C'空 ε标－1
⑯
C'标－C'空 C0 = ε标－1
⑰
计算出 Cx 、C0 之后，根据式⑥和式⑮可得样品的介电常数：
ε溶
=
C'溶－Cx C0
⑱
5. 偶极矩的计算
P R
通过上述步骤分别计算出 2 、 2 之后，根据式②可得：
4
9k(P2 R2 )T 4N A
P1，2
ε1，2－1 ε1，2＋2
×M1x1 M ρ1,2
2
x
2
x1P1 x2P2
⑦
式中，下标 1 表示溶剂；下标 2 表示溶质；x1 表示溶剂的摩尔分数；x2 表示溶质的摩尔
分数； P1 表示溶剂的摩尔极化度； P2 表示溶质的摩尔极化度。
对于稀溶液，可以假设溶液中溶剂的性质与纯溶剂相同，则
P P1
0.0128
(P2 R2 )T
⑲
三、【仪器与试剂】
1.仪器 电容测量仪、25mL 容量瓶，移液管、电子天平、阿贝折射仪、滴管、烧杯、洗耳球、 干燥器等。 2.试剂 乙酸乙酯 分析纯 环己烷 分析纯 丙酮 分析纯
四、【实验步骤】
1. 溶液配制 将四个干燥的容量瓶编号，称量并记录空瓶重量。在空瓶内分别加入 1.0mL、2.0mL、 3.0m、4..0mL 的乙酸乙酯再称重。然后加环己烷至刻度线，称重。操作时应注意防止溶质、 溶剂的挥发以及吸收极性较大的水汽。为此，溶液配好以后应迅速盖上瓶塞，并置于干燥器 中。 2. 折射率的测定 用阿贝折射仪测定环己烷及配制溶液的折射率，注意测定时各样品需加样两次，读取数 据，计算时取平均值。 3. 介电常数的测定 本实验采用环己烷作为标准物质，其介电常数的温度公式为： ε环 = 2.023-0.0016(t-20) 式中，t 为温度，℃。 打开电容测量仪，待读数稳定后，记录空气的电容值。分别测量纯环己烷和配制的 4 个样品溶液的电容，记录测量的数据。每个样品测量两次，计算时取平均值。测量一个样品 后，需用滤纸把残留样品吸干，才能继续性测量。
密度ρ(g/ml)
x2
0.5ml
0.7734
0.0443
1.0ml
0.7788
0.0875
1.5ml
0.7830
0.1316
2.0ml
0.7889
0.1735
斜率 b=0.1175；截距ρ1=0.7682；相关系数为 0.9950
P
2.6 计算 2 ，计算 Pe 。
P2
3a1 (1 2)2
M1 1
表二：折射率测定
在 28℃时，纯水的理论折射率为 1.3322，实验时室温为 28.0℃。 测得水的折射率为 1.3335，即实际测得值比理论值偏高 0.0013。以下测量数据已校正：
环己烷
1.0ml
2.0ml
3.0ml
4.0ml
nI nII n 平均
1.4216 1.4218 1.4217
1.4194 1.4196 1.4195
结构化学实验报告
题目：稀溶液法测定偶极矩
报告作者： 学 号： 班 级： 指导老师： 实验时间：2016 年 11 月 21 日
1
稀溶液法测定偶极矩
一、【实验目的】
1. 掌握溶液法测定偶极矩的主要实验技术 2. 了解偶极矩与分子电性质的关系 3. 测定乙酸乙酯的偶极矩
二、【实验原理】
1．偶极矩与极化度
Pμ
4πNAμ 9kT
②
式中，k 为波兹曼常数；NA 为阿弗加德罗常数；T 为热力学温度；μ 为分子的永久偶
极矩。
在外电场作用下，不论极性分子或非极性分子，都会发生电子云对分子骨架的相对移动，
分子骨架也会发生形变。这称为诱导极化或变形极化。用摩尔诱导极化度 P 诱导来衡量。显
然，P 诱导可分为两项，即电子极化度 Pe 和原子极化度 Pa，因此
1 1 1 2
M2
bM1 1
a
1,2 x2
斜率
b
1,2 x2
斜率
ε1
环己烷介电常数M1环己烷分子量ρ1
环己烷密度
M2
乙酸乙酯分子量
2.9008 0.1175 2.0307
84 0.7682
88
P 2 =144.9463
Pe
R2
lim
x 20
R2
n12 1 n12 2
M2
bM1 1
6n12 M 1c (n12 2)2 1
其方向规定为从正到负。因分子中原子间的距离的数量级为 10-10m，电荷的数量级为 10-20C， 所以偶极矩的数量级是 10-30C·m。
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，可以用来 鉴别几何异构体和分子的立体结构等。
极性分子具有永久偶极矩，但由于分子的热运动，偶极矩指向某个方向的机会均等。所 以偶极矩的统计值等于零。若将极性分子置于均匀的电场 E 中，则偶极矩在电场的作用下， 趋向电场方向排列。这时称这些分子被极化了。极化的程度可以用摩尔转向极化度 Pμ 来衡 量。Pμ 与永久偶极矩 μ 的平方成正比，与绝对温度 T 成反比。
8
c
n1,2 x2 斜率