铁离子与HAFA的络合常数的测定

铁离子与HA/FA的络合常数的测定在HA中通常存在着许多络合官能团和螯合集团，如COOH、ArOH、NH2等，可以与金属发生配位作用。本实验则是在真空手套箱中使腐殖酸与铁（）溶液达到平衡后通过分光光度计求得溶液中游离铁（）浓度，进而由此求得腐殖酸与铁（）的络合常数。3.1 离子交换法测络合常数基本原理在溶液体系中，金属离子可以与配体形成单配体或多配体的稳定配合物，假设金属离子M和配体L均为稳定装态，其络合可以已下述反应方程式表达：Mn+ + iL-1 MLi(n-i)+其中，金属离子M会形成各种配比的稳定配合物，ML、ML2、ML3 .等各个配比的配合物根据化学平衡，反应平衡常数及作为配合物的稳定常数用来反映配合物的稳定性。稳定常数表达方程为：i=MLi/MLn本实验中由于腐殖酸结构复杂，无法确定腐殖酸与铁离子的配位数。而以往的实验中都是简单按照1:1来计算。本实验发现当腐殖酸的物质的量较少而铁离子浓度较大时，腐殖酸能络合的铁离子数明显大于1。因此本实验采取了配位点的算法。由有关论文可知HA中各基团含量为：-COOH=1.46E-6mol/mg,Ar-OH=1.28E-5mol/mg,-NH2=7.09E-6mol/mg;且已知这几个集团的络合能力为：-COOH Ar-OH -NH2。而FA中各集团含量为：-COOH=1.66E-6mol/mg,Ar-OH=5.69E-5mol/mg,-NH2=1.81E-5mol/mg。当铁离子浓度较少时会优先跟-COOH络合，而当铁离子浓度较大时体系中的-COOH已经全部被络合完全时则会和Ar-OH络合，最后才会和-NH2络合。3.2铁（）与HA络合常数测定实验步骤：1、在真空手套箱中将250ml1.0E-5mol/LFeSO4溶液依次加入500ml试剂瓶。2、将5ml1g/LHA溶液加到透析袋中，夹子夹好之后放入FeSO4溶液中。3、按要求将溶液pH调至合适后静置12个小时后，从试剂瓶中用移液枪取出15mlFeSO4溶液质25ml容量瓶中，测其吸光度即可。表（1）为铁(II)浓度为1.0E-5时,实验数据记录与处理：编号123456pH4.164.855.836.878.438.98ABS0.0210.0160.00300.0010.004游离铁/（mol/L）3.32E-062.53E-064.74E-0701.58E-076.32E-07络合铁/（mol/L）6.48E-067.27E-069.33E-069.80E-069.64E-069.17E-06logK4.9485.1316.0116.5105.875表（二）为铁(II)浓度为5.0E-5时,实验数据记录与处理编号123456pH3.974.635.496.878.258.78ABS0.2780.1940.02500.0370.065游离铁/（mol/L）4.39E-053.06E-053.95E-0605.85E-061.02E-05络合铁/（mol/L）5.05E-061.83E-054.50E-054.90E-054.31E-053.87E-05logK13.6904.769LogK24.2544.0273.618注：logK1是指铁(II)与腐殖酸中-COOH的络合常数，LogK2则是指铁(II)与腐殖酸中的Ar-OH络合常数。表（三）为铁(II)浓度为5.0E-5时,第二组实验数据记录与处理（补充）编号12345pH4.625.697.057.748.8ABS0.0210.04700.0320.072游离铁/（mol/L）3.17E-057.43E-0605.06E-061.14E-05络合铁/（mol/L）1.72E-054.15E-054.90E-054.39E-053.76E-05logK14.68LogK23.874.113.52注：logK1是指铁(II)与腐殖酸中-COOH的络合常数，LogK2则是指铁(II)与腐殖酸中的Ar-OH络合常数。3.3铁（）与HA络合结果分析3.3.1pH对络合能力的影响通过两批实验对铁（）与HA络合常数测得的数据，对浓度相同而pH不同的实验数据进行比较研究，其中图1中铁（）加入浓度为1.0E-5mol/L,图2中铁（）加入浓度为5.0E-5mol/L.其结果见下图：图1 -pH对HA络合铁（）能力影响图2 -pH对HA络合铁（）能力影响由结果分析说明，HA络合 铁（）的能力随着pH的增大而逐渐增大，当pH在7左右时达到最大，随后又随着pH的增大而逐渐减小。分析其原因是由于HA的羧基和酚羟基的H 离解受环境的pH值的控制，pH越小溶液中的H+浓度越大，与铁（）的竞争作用越强，使腐殖酸对于铁（）的吸附能力越弱。而当pH大于7之后，腐殖酸中的-NH-集团迅速增加，而该集团的络合能力并不强，从而使得腐殖酸的整体络合能力下降。3.3.2 不同浓度对络合能力的影响对不同铁（）浓度下的络合结果进行比较，讨论不同浓度下对络合效果的影响。其结果见下图：不同浓度下铁（）与HA络合情况上述结果表明离子浓度越大HA络合的铁（）越多，与已知规律相符。且从之前的表中对比可以看出虽然离子浓度越大HA络合的铁（）越多,但其络合常数却随之下降。3.4 课题展望本论文重点主要是腐殖酸与金属络合常数测定、腐殖酸与各种铁矿在不同pH条件下的吸附以及用穆斯堡尔仪测定铁在腐殖酸中的存在形态等，取得了一些重要数据和研究成果，但是任有