铁(III)离子与磺基水杨酸配合物的组成和稳定常数的测定.pdfVIP

铁离子与磺基水杨酸配合物的组成和稳定常数的测定 一、实验目的 1．了解采用分光光度法测定配合物组成和稳定常数的原理和方法。 2 ．学习用图解法处理实验数据的方法。 3．进一步学习分光光度计使用方法，了解其工作原理。 4. 进一步练习吸量管、容量瓶的使用 二、实验原理 3+ 磺基水杨酸 简式为H R 可以与Fe 形成稳定的配合 3 物。配合物的组成随溶液 pH 值的不同而改变。在pH 2～3、4～9、9～11 时，磺基 水杨酸与Fe3+ 能分别形成三种不同颜色、不同组成的配离子。 本实验是测定 pH 2～3 时所形成的红褐色磺基水杨酸合铁 Ⅲ 配离子的组 成及其稳定常数。实验中通过加入一定量的HClO 溶液来控制溶液的pH 值。 4 ３+ 由于所测溶液中磺基水杨酸是无色的，Fe 溶液的浓度很小，也可认为是无 色的，只有磺基水杨酸合铁 Ⅲ 配离子 MRn 是有色的。 根据朗伯—比耳定律A εbc 可知，当波长λ、溶液的温度T 及比色皿的厚 度b 均一定时，溶液的吸光度A 只与有色配离子的浓度c 成正比。通过对溶液 吸光度的测定，可以求出配离子的组成。 用光度法测定配离子组成，通常有摩尔比法、等摩尔连续变化法、斜率法和平 衡移动法等，每种方法都有一定的适用范围， 本实验采用等摩尔连续变化法，通过分光光度计测定配位化合物的组成。具体操作时， 取用摩尔浓度相等的金属离子溶液和配位体溶液，按照不同的体积比 即摩尔数之比 配成一 系列溶液，测定其吸光度值。以吸光度值 A 为纵坐标，体积分数 ，即摩尔分数。 式中：V 为金属离子溶液的体积，V 为配位体溶液的体积 为横坐标作图得如图 1 所示的曲 M L 线，将曲线两边的直线部分延长相交于B 点，B 点对应的吸光度值 A B 最大。由B 点对应 的摩尔分数值，可计算配离子中金属离子与配位体的摩尔数之比，即可求得配离子 MLn 中 配位体的数目n 。 图 1 配位体摩尔分数－吸光度图 在图1 中，在B 点最大吸收处对应的摩尔分数值为0.5，则： 即： 金属离子与配位体摩尔数之比为1 ︰1。 一般认为，最大吸光度值B 点处的 M 和 L 全部配合。但由于配离子有一部分解离，其 实际浓度要稍低一些，实验测得的最大吸光度值在E 点 如图1 所示 ，其吸光度为A ，则配 E 离子的解离度为： 而配离子的稳定常数 K 可由下列平衡式导出： 稳 MLn M + nL 电荷省去 起始浓度 c 0 0 平衡浓度 c-c α c α n c α K 稳 式中c 为B 点或E 点所对应的金属离子的浓度，α为解离度。 当 n 1 时，K 稳 1-α /cα2 三、教学形式 1．指导与提问 （1）什么叫等摩尔系列法？怎样用等摩尔系列法测得配合物的组成和稳定常数？ （2 ）本试验为什么对酸度要进行严格控制？怎样进行控制？ （3 ）怎样绘制吸光度——组成图？ 介绍坐标轴比例的选择，点与线的描绘以及切线求最大吸光度的作图方法。 （4 ）为什么实验测得的K[稳]为表观值？怎样求得精确值？ 因为磺基水杨酸C H O S H X 是一个弱酸，在溶液中除了存在着H X 和Fe3+之间的 7 6 6 3 3 配位平衡外，还存在着H X 的电离平衡，因此实验测得的稳定常数为表观值，精确值要求 3 按下式进行校正。 K 稳 K 稳 表观 ?a [ ] [ ] H aH 是配合物的酸效应系数，是表征配位体由于酸效应而引起的副反应程度， 10 pH 2 aH 1.935?10 lg aH 10.3 2 ．预习要求 ⑴ 容量瓶的正确使用 图 2 容量瓶的使用 （2 ）移液管的使用， 以及用移液管在烧杯中配制系列溶液。 图3 移液管的使用及正确操作演示 （3 ）分光光度计的使用方法。 ① 721 型分光光度计的使用 图 4 721 型分光光度计的仪器简图 （1）仪器预热约20min 。 （2 ）灵敏度选择：放大器灵敏度分五档，是逐步增加的，1 档最低。其选择原则是保证能 使空白溶液很好调到透光率 100 的情况下，尽可能采用较低档，这样仪器将有更高的稳定 性。所以，使用时一般灵敏度都放在 1 档，灵敏度不够时再逐步升高。不过要注意，改变 灵敏度后要重新调透光率0 和透光率100。 （3 ）预热光度计：预热后，要连续几次调透光率0 和透光率100，仪器才可开始进行测量。 （4 ）测量溶液光密度：打开比色皿暗箱盖，取出比色皿架，除已装空白溶液的比色皿外， 其余 3 个比色皿分别用去离子水和所装溶液洗 2~3 遍，接着依次装入不同浓度的标准系列 溶液或未知液，液面应高于比色皿的2/3 ，溶液（千万不要使劲