磺基水楊酸合鐵(Ⅲ)配合物的組成及穩(wěn)定常數(shù)的測(cè)定

1、工程化學(xué)實(shí)驗(yàn)備課筆記磺基水楊酸合鐵 （川）配合物的組成及穩(wěn)定常數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)?zāi)康? ?掌握用比色法測(cè)定配合物的組成和配離子的穩(wěn)定常數(shù)的原理和方法。2 ?進(jìn)一步學(xué)習(xí)分光光度計(jì)的使用及有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法。實(shí)驗(yàn)原理磺基水楊酸 （, 簡(jiǎn)式為H3R）的一級(jí)電離常數(shù)e-3 Ki =3 X10 與Fe 3+可以形成穩(wěn)定的配合物，因溶液的 pH 不同，形在配合物的組成也不同?；腔畻钏崛芤菏菬o色的，F(xiàn)e 3+ 的濃度很稀時(shí)也可以認(rèn)為是無色的，它們?cè)?pH值為 2? 3 時(shí)，生成紫紅色的螯合物（有一個(gè)配位體 ），反應(yīng)可表示如下：FH 3O)C3+ +opH 值為 4? 9 時(shí)，生成紅色螯合物 （有 2 個(gè)配位

2、體 ）；pH 值為 9? 11.5時(shí)，生成黃色螯合物 （有 3 個(gè)配位體 ）； pH > 12 時(shí)，有色螯合物，被破壞而生成Fe （ 0H）3 沉淀。測(cè)定配合物的組成常用光度計(jì)，其前提條件是溶液中的中心離子和配位體都為無色，只有它們所形成的配合物有色。本實(shí)驗(yàn)是在pH 值為 2?3 的條件下，用光度法測(cè)定上述配合物的組成和穩(wěn)定常數(shù)的，如前所述，測(cè)定的前提條件是基本滿足的；實(shí)驗(yàn)中用高氯酸 （ HC104 ）來控制溶液的 pH 值和作空白溶液 （其優(yōu)點(diǎn)主要是CIO 4-不易 與金屬離子配合 ）。由朗伯一比爾定律可知，所測(cè)溶液的吸光度在液層厚度一定時(shí)，只與配離子的濃度成正比。通過對(duì)溶液吸光度的測(cè)

3、定，可以求出該配離子的組成。下面介紹一種常用的測(cè)定方法：等摩爾系列法：即用一定波長(zhǎng)的單色光，測(cè)定一系列變化組分的溶液的吸光度（中心離子 M 和配體 R 的總摩爾數(shù)保持不變，而M 和 R 的摩爾分?jǐn)?shù)連續(xù)變化）。顯 然，在這一系列的溶液中，有一些溶液中金屬離子是過量的，而另一些溶液中配體是過量的；在這兩部分溶液中，配離子的濃度都不可能達(dá)到最大值；只有當(dāng)溶液離子與配體的摩爾數(shù)之比與配離子的組成一致時(shí)；配離子的濃度才能最大。由于中心離子和配體基本無色，只有配離子有色，所以配離子的濃度越大，溶液顏色越深，其吸光度也就越大，若以吸光度對(duì)配體的摩爾分?jǐn)?shù)作圖，則從圖上最大吸收峰處可以求得配合物的組成n 值，如

4、圖所示，根據(jù)最大吸收處：1等摩爾系列法配陳摩爾分?jǐn)?shù) M配體摩爾數(shù)-0.5總摩爾數(shù)中心離子摩爾數(shù)一卄中心離子摩爾分?jǐn)?shù)二總摩爾數(shù)_配體摩爾分?jǐn)?shù)" 中心離子摩爾數(shù)由此可知該配合物的組成 ( MR ) 。最大吸光度 A 點(diǎn)可被認(rèn)為 M 和 R 全部形成配合物時(shí)的吸光度，其值Dc 配離子有由于1一部分離解，其濃度再稍小些，所以實(shí)驗(yàn)測(cè)得的最大吸光度在B 點(diǎn),其值為 D2, 因此配離子的離解度a 可表示為：a =(D I-D 2) /D i再根據(jù) 1 :1 組成配合物的關(guān)系式即可導(dǎo)出穩(wěn)定常數(shù)K 穩(wěn) ?；?3o平衡濃度M+RMRc ct c nc-c nP c(MR.) 1 一口* c(M)c(R)

5、 ca z式中是 c 相應(yīng)于 A 點(diǎn)的金屬離子濃度 ( 這里的是沒有考慮溶液中的穩(wěn) °Fe3+離子的水解平衡和磺基水楊酸電離平衡的表現(xiàn)穩(wěn)定常數(shù)) 。試劑和儀器21儀器：UV2600 型紫外可見分光光度計(jì)，燒杯 ( 100mL ,3 只 ) ，容量瓶 ( 100mL , 9 只),移液管(10mL ， 2 只 )，洗耳球，玻璃棒，擦鏡紙2試劑以下試劑由教師準(zhǔn)備酸： 1 ) 、 HClO 4( 0.01mol L -1): 將 4.4mL70%HCIO4 溶液加入50mL 水中，稀釋到5000mL 。2) 、磺基水楊酸 ( O.OIOOmol L-1) : 根據(jù)磺基水楊酸的結(jié)晶水情況計(jì)算

6、其用量( 分子式 C 6H3 ( OH ) ( COOH ) SO 3H，無結(jié)晶水的磺基水楊酸分子量為 218.2 ), 將準(zhǔn)確稱量的分析純磺基水楊酸溶于O.OImol L-1HCIO4溶液中配制成1000mL 。鹽： ( NH 4) Fe(SO 4) 2 (0.0100mol L -1, 1000mL) : 將 4.8220g 分析純 (NH 4) Fe(SO 4) 2 12H 2O(分子量為 482.2) 晶體溶于 0.01mol L-1HCIO 4 溶液中配制成 1000mL 。實(shí)驗(yàn)步驟1. 溶液的配制(1) 配制 0.0010mol L -1 Fe 3+溶液用移液管吸取10.00mL(

7、NH4)Fe(SO4)2(0.0100mol?L-1) 溶液，注入100mL 容量 瓶中, 用-1HClO 4(0.01 mol L -)溶液稀釋至該度，搖勻，備用。(2)配制 0.0010 mol L -1)磺基水楊酸 ( H3R) 溶液用移液管量取10.00mLH3R(0.0100molL-1)溶液，注入100mL 容量瓶中，用HCIO4(0.01mol?L-1) 溶液稀釋至刻度，搖勻，備用。2. 系列配離子 (或配合物 )溶液吸光度的測(cè)定(1)用移液管按表的體積數(shù)量取各溶液, 分別注入已編號(hào)的100mL 容量瓶中 ,用-10.01mol L -1 HClO 4/mL 定容到 100mL

8、。(2)用波長(zhǎng)掃描方式對(duì)其中的 5 號(hào)溶液進(jìn)行掃描，得到吸收曲線，確定最大吸收波長(zhǎng)。(3) 選取上面步驟所確定的掃描波長(zhǎng) , 在該波長(zhǎng)下 , 分別測(cè)定各待測(cè)溶液的吸光 度, 并記錄已穩(wěn)定的讀數(shù)。3表數(shù)據(jù)記錄和處理數(shù)據(jù)記錄及處理( 1) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄摩爾比： Fe/(Fe+acid )0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1A( 吸光度 )( 2 ) 用等摩爾變化法確定配合物組成：根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，作吸光度A 對(duì)摩爾比( Fe/acid ) 的關(guān)系圖。將兩側(cè)的直線部分延長(zhǎng)，交于一點(diǎn)，由交點(diǎn)確定配位數(shù)n。按( 3) 計(jì)算配合物的穩(wěn)定常數(shù)。( 3 ) 磺基水楊酸合鐵 ( 川) 配合物的組成及其穩(wěn)定常數(shù)的求得從圖中找出 D 和 D2 ，計(jì)算 a 和穩(wěn)定常數(shù)?！?1-Cl K 曲 = = 三c(M) c(R) 2其中 C 為配合物初始濃度：本實(shí)驗(yàn)條件下，配合物配合比為1:1 ，即摩爾比為0.5 。此時(shí)配合物初始濃度為：C=0.001 X 5/100 ( 母液濃度為0.001 ,5 mL 混合后，變?yōu)?00mL, )思考題(1)本實(shí)驗(yàn)測(cè)定配合物的組成及穩(wěn)定常數(shù)的原理如何？用等摩爾系列法測(cè)定配合物組成時(shí)，為什么說溶液中金屬離