磺基水楊酸合鐵(Ⅲ)配合物的組成及穩(wěn)定常數(shù)的測定

1、工程化學(xué)實(shí)驗(yàn)備課筆記磺基水楊酸合鐵( )配合物的組成及穩(wěn)定常數(shù)的測定實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 掌握用比色法測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 (，簡式為 H3R)的一級電離常數(shù) K 1 =3×10-3 與Fe3+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)e3+ 的濃度很稀時(shí)也可以認(rèn)為是無色的，它們在 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：pH 值為 4 9 時(shí)，生成紅色螯合物(有 2 個(gè)配位體 )； pH 值為 9 1

2、1.5 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(OH) 3 沉淀。測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 23 的條件下，用光度法測定上述配合物的組成和穩(wěn)定常數(shù)的，如前所述， 測定的前提條件是基本滿足的；實(shí)驗(yàn)中用高氯酸 (HClO4) 來控制溶液的pH 值和作空白溶液 (其優(yōu)點(diǎn)主要是 ClO 4-不易與金屬離子配合)。由朗伯 比爾定律可知，所測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。通過對溶液吸光度的測定，可以求出該配離子的組成。下面介紹一種常

3、用的測定方法：等摩爾系列法：即用一定波長的單色光，測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，如圖所示，根據(jù)最大吸收處：等摩爾系列法

4、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D1。由于配離子有一部分離解，其濃度再稍小些，所以實(shí)驗(yàn)測得的最大吸光度在B 點(diǎn)，其值為 D2，因此配離子的離解度 可表示為： =(D1-D2)/D 1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) 或 。式中是c 相應(yīng)于A 點(diǎn)的金屬離子濃度( 這里的是K 穩(wěn) 沒有考慮溶液中的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) 。1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

5、) ，洗耳球，玻璃棒，擦鏡紙2試劑以下試劑由教師準(zhǔn)備-1溶液加入 50mL水中，稀酸： 1）、 HClO 4(0.01mol L·)：將 4.4mL70%HClO 4釋到 5000mL 。2）、磺基水楊酸 (0.0100mol L·-1) ：根據(jù)磺基水楊酸的結(jié)晶水情況計(jì)算其用量（分子式 C6H 3（ OH ）（ COOH ） SO3H，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 0.01mol ·L-1HClO 4 溶液中配制成 1000mL 。鹽： (NH4)Fe(SO4)2-1， 1000mL) ：將 4.8220g 分析純(

6、0.0100mol L·(NH 4)Fe(SO4) 2·12H2O(分子量為482.2)晶體溶于0.01mol L·-1HClO 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 Fe3+溶液用移液管吸取10.00mL(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

7、量取10.00mLH3R(0.0100mol L·-1)溶液，注入 100mL 容量瓶中，用HClO4(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， 分別注入已編號的 100mL 容量瓶中，用 0.01mol ·L-1 HClO 4/mL 定容到 100mL 。(2) 用波長掃描方式對其中的號溶液進(jìn)行掃描，得到吸收曲線，確定最大吸收波長。(3) 選取上面步驟所確定的掃描波長，在該波長下，分別測定各待測溶液的吸光度，并記錄已穩(wěn)定的讀數(shù)。表 數(shù)據(jù)記錄和處理-1-10.01

8、mol L·磺基水楊-10.001mol L·HClO 4/mL編號0.001mol L·摩爾比Fe3+ /mL酸 /mL0001010.11.009.0020.22.008.0030.33.007.00用 0.01mol ·L-140.44.006.0050.55.005.00HClO 4 /mL 定容到60.66.004.00100mL70.77.003.0080.88.002.0090.99.001.00101100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）00.10.20.30.40.50.60.70.80.91A( 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對摩爾比（ Fe/acid ）的關(guān)系圖。將兩側(cè)的直線部分延長，交于一點(diǎn)，由交點(diǎn)確定配位數(shù)n。3（ 3）磺基水楊酸合鐵（）配合物的組成及其穩(wěn)定常數(shù)的求得從圖中找出 D1 和 D2，計(jì)算 和穩(wěn)定常數(shù)。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× 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)測定配合物的組成及穩(wěn)定常數(shù)的原理如何(2) 用等摩爾系列法測定配合物組成時(shí) ,為什么說溶液