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实验11金属配离子与某些配位体的 光谱化学序列的测定 实验目的 1．通过测定金属配离子与某些配位体形成配合物的分裂能△值的大小，排列出光谱化 学序列。 2．进一步了解配位体强弱与△值的关系以及对配合物稳定性的影响。 3．学会用Excel处理实验数据。 实验原理 配位场理论认为，过渡金属离子的配合物，其中心离子的价电子层结构由于受配位体场 的影响，d轨道能级发生分裂，把原来相同能量的五个d轨道分裂为两组：一组是能量较高的称为f9轨道；另一组是能量较低的称为t29轨道，它们的能级差称为分裂能，用△表示。分裂能△的大小主要决定干中心离子的电荷，半径以及配位体的性质。对于相同中心离子，△值随配位体场强弱不同而异。按△值大小顺序的排列，常称之为“光谱化学序列”，其△值依次增大的顺序为： Iˉ Brˉ CIˉ Fˉ OHˉ C2O42ˉ～H2O NCSˉEDTA N H3 en CNˉ 配位场理论在解释过渡金属配合物具有颜色的原因时表明，由于分裂后的岔轨道没有充 满电子，d电子可以在分裂后的轨道之间产生d—d跃迁。这种跃迁所需的能量E恰好等于分裂能△，同时也相应千电磁波谱中的可见光区和近紫外光区，即： E=△=hv=1/(x10 7m-1) 式中h是普朗克常数，v是光的频率，(是光的波长。 本实验采用分光光度法测定Cr3+与某些配位体(en、C2O42ˉ、EDTA、Hz0、NCSˉ)形 成配合物的最大吸收光谱数据，按下式精确计算出各种配位体的△值，排列出光谱化学序列并与文献中的光谱化学序列进行比较。 =1/(max x107(cm-1) 式中(max 是配合物最大吸收峰的波长，单位是nm.。cm-1 是一种能量单位，称之为波数。它同其他能量关系是：1cm-1 =1.23977 x10ˉ4电子伏特。 实验用品 仪器 721型分光光度计1台 烘箱1台 台秤1台 电炉1个 石棉网1块 研钵（o/100cm）1个 布氏漏斗（75cc）1个 抽滤瓶(250m1)1个 烧瓶(100m1)1个 冷凝管(球型，20~40cm)1支 容量瓶(100ml)5支 烧杯(1000ml 1个，500ml 1个，250ml 2个，l00ml4个) 量筒(50ml 1个，10ml 1个) 温度计(0~1000 C)1支 表面皿4块 玻璃棒、滴管若干 药品 三氯化铬(固) 重铬酸钾(固) 硫氰酸钾(固) 草酸钾(固) 草酸(固) 硫酸钾铬(Ⅲ)(固)锌粉 乙二胺四乙酸二钠(固) 甲醇乙醇乙二胺丙酮HCl(2mol·L-1) 材料 pH试纸（1~14） 普通试纸 实验内容 一、配合物的合成 1．[Cr(en)3]C13的合成 由于Cr3+离子对水有很大的亲合力，因此，向Cr3+离子水溶液中加入碱性配体例如：乙二胺时，由于生成了强的金属一氧键，只能得到胶状的Cr3+离子氢氧化物沉淀 ： [Cr(H2O)6] 3+ +3en H2O [Cr(H2O)3 (OH)3↓+3enH+ (暗绿色) (灰蓝色) 因此，[Cr(en)3] 3+配合物不能在水溶液中合成。在非水溶剂(甲醇)中，在过量的乙二胺作用下可以制得[Cr(en)3]C13配合物。 [Cr(en)3]C13 的合成装置 如图11-1所示。 称取13．5g三氯化铬溶于25m1甲醇中，在加 入 入0．5 g锌粉。把混合物转入到100ml烧瓶中并 装上回流冷凝管，在水浴上加热至40oC.用滴 管向烧瓶中缓慢加入20ml乙二胺，加完后将温 度升高至60～70℃，回流1小时。冷却抽滤， 用10％的乙二胺一甲醇溶液洗涤黄色沉淀两次 最后再用10m195％的乙醇洗涤所得粉末状的黄 色产品，抽滤后将产物放在表面皿上风干。 2.K3[Cr(C2O4)3]·3H2O的合成 在烧杯中溶解1.6gK2C2O4·2H2O和3.5g H2 C2O4·2H2O于50ml去离子水中，缓慢的加入 1.2g研细的重铬酸钾粉末并不断搅拌。将结晶抽 滤，分离母液。用丙酮在布氏漏斗中淋洗晶体， 然后抽干。将产品在烘箱中（110 oC）烘干（或 在红外灯下干燥)。 3. K3[Cr(NCS)6·4H2O的合成 在烧杯中溶解1.5g硫氰酸钾和1.25g硫酸钾铬(111)干50ml去离子水中。加