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1、实验七 铁（III）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、实验原理磺基水杨酸( 简式为H3R)可以与Fe3+ 形成稳定的配合物。配合物的组成随溶液pH值的不同而改变。在pH=23、49、911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=23时所形成的红褐色磺基水杨酸合铁()配离子的组成及其稳定常数。实验中通过加入一定量的HClO4溶液来控制溶液的pH值。由于所
2、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()配离子(MRn)是有色的。根据朗伯比耳定律A=bc可知，当波长、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
3、积分数 (，即摩尔分数。式中：VM为金属离子溶液的体积，VL为配位体溶液的体积)为横坐标作图得如图1所示的曲线，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 AB 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11。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AE，则配离子的解离度为
4、： 而配离子的稳定常数 K稳可由下列平衡式导出： MLn M + nL (电荷省去) 起始浓度 c 0 0平衡浓度c-c c n cK稳 = 式中c 为B点或E点所对应的金属离子的浓度，为解离度。当 n = 1时，K稳 = 1- /c2三、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C7H6O6S(H3X)是一个弱酸，在溶液中除了存在着
5、H3X和Fe3+之间的配位平衡外，还存在着H3X的电离平衡，因此实验测得的稳定常数为表观值，精确值要求按下式进行校正。K稳 = K稳(表观)aHaH 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，pH=2 aH =1.9351010 lg aH =10.32预习要求容量瓶的正确使用 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。 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
6、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23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（千万不要使劲擦，以免磨毛比色皿的透光面），将它们依次放到比色皿架内，并把比色皿放回暗箱内定位销上（尽量
7、贴近左面，光面穿过光路），把比色皿暗箱盖合上。先将比色皿架定位杆拉出一格，使装第一个被测溶液的比色皿进入光路，从光密度表上即可读出被测溶液的光密度，接着把比色皿架的定位杆再拉出一格，进行下一个被测溶液的测量。 722型分光光度计的使用 图 5 722型分光光度计的仪器简图722型分光光度计的使用方法：检查仪器的电源线连接及各个调节旋钮的起始位置，并将“灵敏度调节旋钮”调至“1”档。 开启电源开关，指示灯亮。“选择开关”置于“T”。 用“波长手轮”将波长调至工作波长处。 仪器预热20分钟。打开试样室盖，光门立即自动关闭。 调“0%T旋钮”，使显示为“00.0”；盖上舱盖，光门自动打开；将参比溶液
8、置于光路中。 调“100%T旋钮”，使显示为“100.0”；否则将灵敏度调至“2”档，依次类推，直至能调至 “100.0”为止；当改变“灵敏度调节旋钮”的档数后，应重新调节“00.0”，接着再调“100.0”连续几次调节“00.0”和“100.0”直至稳定，仪器即可进行正常测定工作。 将“选择开关”置于A；调节“吸光度调零旋钮”，使“数字显示器”显示“00.0”。 将待测溶液推入光路，“数字显示器”上显示的值即为待测溶液的吸光度值。3注意事项与可能产生的问题： 0.00100mol/L Fe3+溶液与0.00100mol/L磺基水杨酸溶液可自己配制，也可由实验室提供。 实验室提供的是洁净干燥的
9、小烧杯，不需再进行洗涤，用后要求洗涤干净，最后用去离 子水漂洗23次。 两人合配一组溶液，合测一组吸光度。为了减少误差，在配制溶液时吸取同种试剂必须 由一个人来操作。 影响配合物组成及K稳值除仪器因素外，大多数是由于搞错溶液编号，溶液浓度没有配 准，容器不干净，使测得吸光度不呈规律性变化，作得的吸光度组成图不对称。另 一原因是由于作图具有任意性，通过作切线不易取得可靠的理论最大吸光度值，导致 K稳偏大或偏小。 每台仪器所配套的比色皿，不能与其它仪器上的比色皿单个调换。 干燥器中的干燥剂如已变色，应立即更新或进行烘干后再用。 仪器接地要良好，否则显示数字不稳定。 取放比色皿时，只能用手拿毛玻璃面
10、；擦试比色皿外壁溶液时，只能用镜头 纸；比色皿内盛放的溶液不能超过其高度的4/5；比色皿放入比色皿框中时， 应使透光玻璃面通过光路。四、实验内容1. 配制磺基水杨酸合铁系列溶液 用带刻度10mL的吸量管按表1的数据吸取各溶液，分别注入已编号的干燥的50mL小烧杯中，并搅拌各溶液。表1 磺基水杨酸合铁系列溶液的组成溶液编号0.01molL-1 HClO4/mL0.001molL-1 Fe3+/mL0.001molL-1 磺基水杨酸/mL110.009.001.00210.008.002.00310.007.003.00410.006.004.00510.005.005.00610.004.006
11、.00710.003.007.00810.002.008.00910.001.009.00图 6 磺基水杨酸合铁系列溶液的配制2. 测定磺基水杨酸合铁系列溶液的吸光度 取4只1cm的比色皿，分别装入参比溶液(即0.01molL-1 HClO4，放入比色皿框中的第一格内)，1号溶液，2号溶液和3号溶液，其中后三个溶液分别放入比色皿框中的第二、三、四格内)。在=500nm处，调节合适的灵敏度档，测各溶液的吸光度，然后将1、2、3号溶液分别换成4、5、6号溶液，测定它们的吸光度。依次类推，直至将所有的溶液都测出其吸光度为止。将数据记录于表2中。注意：比色皿要先用去离子水冲洗，再用待测溶液冲洗23遍。
12、图 7磺基水杨酸合铁系列溶液吸光度的测定表2 原始数据记录表溶液编号0.01molL-1 HClO4/mL0.001molL-1 Fe3+/mL0.001molL-1 磺基水杨酸/mL吸光度A110.009.001.000.9210.008.002.000.8310.007.003.000.7410.006.004.000.6510.005.005.000.5610.004.006.000.4710.003.007.000.3810.002.008.000.2910.001.009.000.1五数据处理以吸光度A为纵坐标，体积比 VFe3+ /( VFe3+ +VL)，即摩尔分数为横坐标作图,
13、点击图8中的按钮可完成作图过程。图 8 实验数据绘图过程六、教学检查1pH =2时Fe3+与H3X形成1:1配合物，检查摩尔分数0.5处吸光度是否为最大？2K稳的文献值为4.3651014 (lg K稳 = 14.64)3试验测的K稳(表观)值：2.0104 2.4104 符合要求。如用电脑处理实验数据，可以提高等摩尔系列法测定稳定常数的精确度。Highway 1/2. Rail transportation and land use there . Big. Urban rail transit as a low-pollution urban public transport has become a major positive development and construction of the citys main transport infrastructure through the construction of urban rail transit will help curb rapid growth in traffic demand and help reduce the core frequency
