一、什么是气体或蒸气的比磁化率?
不同气体或蒸气在外加磁场中的磁化响应存在差异,这种差异可以通过磁化率等物理参数进行描述。
比磁化率是表征物质磁化特性的参数之一。为了比较不同气体或蒸气之间的磁性差异,可以将其比磁化率按照规定的比较基准表示为相对数值。
下表采用氧气比磁化率为100的比较基准,列出44种常见气体或蒸气的相对比磁化率数据。
表中同时包含正值、负值和零值。这些数值反映了不同气体相对于表中比较基准的磁性参数差异。

二、44种常见气体及蒸气的比磁化率完整对照表
下表保留44种气体或蒸气的原始名称、分子式和比磁化率数据,最后一列按照资料中的百分比形式表示。
| 序号 | 气体或蒸气 | 分子式 | 比磁化率(%) |
|---|---|---|---|
| 1 | 辛烷 | C8H18 | −2.5 |
| 2 | 庚烷 | C7H16 | −2.1 |
| 3 | 己烷 | C6H14 | −1.7 |
| 4 | 环己烷 | C6H16 | −1.557 |
| 5 | 异戊烷 | C5H12 | −1.49 |
| 6 | 戊烷 | C5H12 | −1.45 |
| 7 | 丁烷 | C4H10 | −1.3 |
| 8 | 异丁烷 | C4H10 | −1.3 |
| 9 | 溴 | Br2 | −1.3 |
| 10 | 碘化氢 | HI | −1.1 |
| 11 | 氙 | Xe | −0.95 |
| 12 | 反丁二烯 | C4H8 | −0.92 |
| 13 | 顺丁二烯 | C4H8 | −0.89 |
| 14 | 丙烷 | C3H8 | −0.86 |
| 15 | 异丁烯 | C4H8 | −0.85 |
| 16 | 丁烯 | C4H8 | −0.85 |
| 17 | 氯 | Cl2 | −0.77 |
| 18 | 1,2丁二烯 | C4H6 | −0.65 |
| 19 | 溴化氢 | HBr | −0.61 |
| 20 | 丙烯 | C3H6 | −0.545 |
| 21 | 氪 | Kr | −0.51 |
| 22 | 1,3丁二烯 | C4H6 | −0.49 |
| 23 | 乙烷 | C2H6 | −0.46 |
| 24 | 丙二烯 | C3H4 | −0.44 |
| 25 | 硫化氢 | H2S | −0.39 |
| 26 | 氯化氢 | HCl | −0.30 |
| 27 | 二氧化碳 | CO2 | −0.27 |
| 28 | 乙烯 | C2H4 | −0.26 |
| 29 | 氨 | NH3 | −0.26 |
| 30 | 乙酸 | CH3COOH | −0.25 |
| 31 | 乙炔 | C2H2 | −0.24 |
| 32 | 氩 | Ar | −0.22 |
| 33 | 甲烷 | CH4 | −0.2 |
| 34 | 一氧化二氮 | N2O | −0.20 |
| 35 | 水 | H2O | −0.02 |
| 36 | 一氧化碳 | CO | +0.01 |
| 37 | 氮 | N2 | 0.0 |
| 38 | 氟化氢 | HF | +0.10 |
| 39 | 氖 | Ne | +0.13 |
| 40 | 氢 | H2 | +0.24 |
| 41 | 氦 | He | +0.30 |
| 42 | 二氧化氮 | NO2 | +28 |
| 43 | 一氧化氮 | NO | +43 |
| 44 | 氧 | O2 | 100 |
注:比磁化率按照原表的百分比形式列出,其中氧气为100,氮气为0.0。正负号及小数位数均按表列数据保留。
部分气体或蒸气名称及分子式沿用原始资料,使用时应注意核对具体物质名称和化学式。
三、比磁化率数据的比较基准
在本组数据中,氧气的比磁化率数值为100,氮气为0.0。
其他气体或蒸气的比磁化率以相对百分比表示,用于比较不同气体之间的磁性参数差异。
需要特别注意,表中的正负号是这一组相对比磁化率数据的组成部分,不能简单地将其等同于绝对磁化率的正负号。
例如,本表中氢气的数值为+0.24,氮气为0.0,甲烷为−0.2。这些数值反映的是本表采用的相对比较关系,不能直接作为其他磁化率单位体系下的数值使用。
四、烷烃类气体或蒸气的比磁化率
表中列出了多种烷烃类气体或蒸气,包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷及辛烷等。
这些烃类物质的比磁化率表列数值主要为负值。
| 气体或蒸气 | 分子式 | 比磁化率(%) |
|---|---|---|
| 甲烷 | CH4 | −0.2 |
| 乙烷 | C2H6 | −0.46 |
| 丙烷 | C3H8 | −0.86 |
| 丁烷 | C4H10 | −1.3 |
| 戊烷 | C5H12 | −1.45 |
| 己烷 | C6H14 | −1.7 |
| 庚烷 | C7H16 | −2.1 |
| 辛烷 | C8H18 | −2.5 |
从这些数据可以看出,所列烷烃的比磁化率数值存在明显差异。
其中,甲烷为−0.2,辛烷为−2.5。按照本表比较基准,两者的比磁化率数值不同。
五、烯烃及其他烃类的比磁化率
除烷烃以外,表中还包括乙烯、乙炔、丙烯、丁烯以及不同结构的丁二烯等物质。
| 气体或蒸气 | 分子式 | 比磁化率(%) |
|---|---|---|
| 乙烯 | C2H4 | −0.26 |
| 乙炔 | C2H2 | −0.24 |
| 丙烯 | C3H6 | −0.545 |
| 丙二烯 | C3H4 | −0.44 |
| 丁烯 | C4H8 | −0.85 |
| 1,2丁二烯 | C4H6 | −0.65 |
| 1,3丁二烯 | C4H6 | −0.49 |
可以看出,即使部分气体的分子式相同,表列比磁化率也可能不同。
例如,1,2丁二烯和1,3丁二烯的分子式均为C4H6,但表列比磁化率分别为−0.65和−0.49。
六、氧气、一氧化氮和二氧化氮的比磁化率
在表中列出的44种气体或蒸气中,氧气、一氧化氮和二氧化氮具有较高的正比磁化率数值。
| 气体 | 分子式 | 比磁化率(%) |
|---|---|---|
| 氧 | O2 | 100 |
| 一氧化氮 | NO | +43 |
| 二氧化氮 | NO2 | +28 |
与氮气、甲烷、二氧化碳等气体相比,这三种气体的相对比磁化率数值较高。
其中,氧气作为本表的比较基准,其数值为100。一氧化氮为+43,二氧化氮为+28。
这些差异说明,不同气体在磁场中的磁化特性具有明显区别。
七、氮气及其他常见气体的比磁化率
表中氮气的比磁化率为0.0,其他部分常见气体的数据如下。
| 气体 | 分子式 | 比磁化率(%) |
|---|---|---|
| 氮 | N2 | 0.0 |
| 一氧化碳 | CO | +0.01 |
| 氟化氢 | HF | +0.10 |
| 氖 | Ne | +0.13 |
| 氢 | H2 | +0.24 |
| 氦 | He | +0.30 |
| 二氧化碳 | CO2 | −0.27 |
| 氨 | NH3 | −0.26 |
| 水 | H2O | −0.02 |
由于本表采用相对比磁化率的表示方法,氮气的0.0不应直接理解为氮气在任何单位体系下的实际磁化率都严格等于零。
八、比磁化率与磁氧分析仪的关系
氧气具有明显的磁化特性,与许多常见气体之间存在较大的磁性差异。
磁氧分析仪利用氧气在磁场中的特殊响应进行氧气含量测量。
在气体混合物中,不同组分的磁化特性可能影响整体磁性响应,因此进行磁性气体分析时,需要关注被测气体及其他组分的磁性参数。
本表中氧气为100,一氧化氮为+43,二氧化氮为+28,说明这几种气体在相对比磁化率上具有较明显的数值差异。
实际磁氧分析仪的测量结果还与具体仪表结构、气体组成及工作条件有关,不能仅凭一项相对比磁化率数据确定仪表的测量准确度。
九、比磁化率与体积磁化率的区别
比磁化率与体积磁化率不是完全相同的物理量。
体积磁化率通常用于描述单位体积物质的磁化响应,而比磁化率通常与单位质量的磁化响应有关。
本文所列数据采用相对百分比形式表示,氧气取100作为比较基准。
因此,不能将本表的百分比数值直接与采用C.G.S.M单位体系或国际单位制表示的体积磁化率数值进行比较,也不能直接作为绝对比磁化率用于计算。
十、使用比磁化率数据时需要注意的问题
第一,本表的氧气比磁化率为100,属于相对比较数值。
第二,表中正负号必须保留,但不应直接将其与绝对磁化率的正负号混为一谈。
第三,表中同时包含气体与蒸气,实际使用时需要区分物质种类和测量状态。
第四,原始资料未在本表中列出全部测量温度、压力以及相对比磁化率的详细计算定义,因此不能据此直接推算其他状态下的磁化率。
第五,部分名称或分子式需要结合具体物质进一步核对,特别是在将数据用于化学物性数据库或工程计算时。
十一、总结
不同气体和蒸气具有不同的磁化特性,其相对比磁化率数值存在明显差异。
本文整理了44种常见气体或蒸气的比磁化率数据,完整保留了各物质的名称、分子式及原始百分比数值。
其中,氧气为100,一氧化氮为+43,二氧化氮为+28,氮气为0.0,甲烷为−0.2,二氧化碳为−0.27,辛烷为−2.5。
这些数据可作为了解不同气体磁性参数及磁氧分析测量原理的参考。实际工程应用时,应注意相对比磁化率的定义、气体组成及具体测量条件。