利用物质磁化性质定性分析邻间对苯二酚同分异构体

    1　引　　言

    在定性分析中,一些成对的空间异构体样品性质差异较小、分子量相同,使用常规的化学和仪器分析是非常困难的。有采用GC-MS-MS,通过改变CID的条件辅助定性,其费用和难度都很高[1],而且精确度差。为此本文尝试研究了一项新的定性分析技术“电磁感应式磁化定性分析方法”。它是利用不同物质的磁化率、磁导率性质不同的原理,将样品置于磁场内,检测由样品产生附加磁场的电磁感应电动势变量强度可以达到定性分析的作用。本文采用该技术定性分析了邻、间、对苯二酚样品,并跟踪检测了3种苯二酚溶液在224 h内的磁性质变化来了解三种苯二酚溶液的氧化过程。

    2　磁化率、磁导率定性分析原理与分析装置结构

    “磁属性是一切物质的必有属性”(法拉第)[2],物质的磁性与原子、分子所组成的微观结构有着密切的关系。磁化率是磁属性中表示物质磁化能力的物理量,它通过居里定律将物质的宏观性质χM摩尔磁化率与微观性质μm分子永久磁矩联系起来。本文将磁化率检测方法引入分析化学中,研制了“电磁感应式磁化定性分析装置”。结构化学中阐述:“分子在磁场中如同电介质在电场中被极化一样,将发生磁化现象”[3]。将这种被外磁场作用的物质称为磁介质。磁介质在外磁场的作用下发生磁化,所产生的附加磁场强度H″与外磁场强度H'是成正比的[3]。即:

    H″=κH′      (1)

式中:κ称为磁介质的体积磁化率。磁介质在外磁场的作用下发生了磁化,其内部任意一点受到外磁场作用后所产生的磁场强度H等于外磁场强度H'与磁介质发生磁化后自己所产生的附加磁场强度H"叠加的算术和[4]。

    即: H=H′+H"

    因为H"=κH′

    所以H=H′+κH′=H′(1+κ)=μH′

    μ= 1+κ          (2)

式中:μ表示磁介质的磁导率。

    只要测定样品的磁导率就可以通过式(2)确定该样品的磁化率。

    结构化学中磁化率是用摩尔分子磁化率xm表示的[3],即:

    x _m=κV_m=κM /ρ=κ/ρM        (3)

    所以κ=x_m/V_m=x_mρM           (4)

式中:V_m表示磁介质的摩尔体积,ρ表示密度,κ表示单位磁场强度下的体积磁化率,M表示摩尔质量,样品的摩尔质量其数值等于该物质的相对分子质量(或相对原子质量)。

    式(4)说明样品的体积磁化率κ与样品的相对分子质量M、摩尔磁化率x_m、摩尔体积Vm以及密度ρ等样品的分子性质具有确定的对应关系,在M、x_m、V_m、ρ确定了以后某单组分的K值也是唯一确定的。