磺基水杨酸合铁配合物的组成及其稳定常数的测定

磺基水杨酸合铁配合物的组成及其稳定常数的测定当前第1页\共有25页\编于星期三\7点1.了解光度法测定配合物的组成及其稳定常数的原理和方法；2.测定pH＜2.5时磺基水杨酸铁的组成及其稳定常数；3.学习分光光度计的使用。实验目的当前第2页\共有25页\编于星期三\7点磺基水杨酸（，简式为H3R）与Fe3+可以形成稳定的配合物，其组成随溶液pH值的不同而改变。在pH=2～3、4～9、9～11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：pH=2～3，为红褐色配合物；pH=4～9，生成红色配合物；pH=9～11，生成黄色配合物。本实验将测定pH＜2.5时所形成的红褐色磺基水杨酸合铁（Ⅲ）配离子的组成及其稳定常数。实验原理当前第3页\共有25页\编于星期三\7点

分光光度法（spectrophotometry）是基于物质分子对光的选择性吸收而建立起来的分析方法。按物质吸收光的波长不同，分光光度法可分为紫外分光光度法、可见分光光度法、红外分光光度法。分光光度法的灵敏度较高，适用于微量组分的测定。其灵敏度一般能达到1～10μg·L-1的数量级。但该方法的相对误差较大，一般可达到2～5%。分光光度法基本原理当前第4页\共有25页\编于星期三\7点当一束波长一定的单色光通过有色溶液时，一部分光被溶液吸收，一部分光透过溶液。对于光被溶液吸收和透过程度，通常有两种表示方法：一种是用透光率T表示。即透过光的强度It与入射光的强度I0之比：T=It／I0另一种是用吸光度A（又称消光度，光密度）来表示。它是取透光率的负对数：A=-lgT=lg(I0／It)A值大表示光被有色溶液吸收的程度大，反之A值小，光被溶液吸收的程度小。当前第5页\共有25页\编于星期三\7点

实验结果表明：有色溶液对光的吸收度与溶液的浓度c和光穿过液层厚度d的乘积成正比。这一规律称为朗伯—比尔定律：A=εcd式中：A，吸光度，是无量纲的物理量，描述溶液对光的吸收程度；b，液层厚度（光程长度），通常以cm为单位；c，溶液的浓度，mol·L-1；ε称为摩尔吸光系数，单位L·mol-1·cm-1，仅与入射光波长、溶液的性质及温度有关，而与浓度无关。

当前第6页\共有25页\编于星期三\7点本实验是测定pH=2～3时所形成的紫红色磺基水杨酸合铁（Ⅲ）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。由于所测溶液中，磺基水杨酸是无色的，Fe3+溶液的浓度很稀，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。因此，溶液的吸光度只与配离子的浓度成正比。通过对溶液吸光度的测定，可以求出该配离子的组成。

当前第7页\共有25页\编于星期三\7点

本实验采用等摩尔系列法通过分光光度计测定配合物的组成。等摩尔系列法即用一定波长的单色光，测定一系列组分变化的溶液的吸光度（中心离子M和配体R的总物质的量保持不变，而M和R的摩尔分数连续变化）。显然，在这一系列溶液中，有一些溶液的金属离子是过量的，而另一些溶液配体也是过量的；在这两部分溶液中，配离子的浓度都不可能达到最大值；只有当溶液中金属离子与配体的摩尔比与配离子的组成一致时，配离子的浓度才能最大。等摩尔系列法当前第8页\共有25页\编于星期三\7点由于中心离子和配体对光几乎不吸收，所以配离子的浓度越大，溶液的吸光度也越大，总的说来就是在特定波长下，测定一系列的cR／(cM+cR)组成溶液的吸光度A，作A—cR／(cM+cR)的曲线图，则曲线必然存在着极大值，而极大值所对应的溶液组成就是配合物的组成。如图1所示：图1A—cR／(cM+cR)曲线图当前第9页\共有25页\编于星期三\7点但是当金属离子M和配体R实际存在着一定程度的吸收时，所观察到的吸光度A就并不是完全由配合物MRn的吸收所引起，此时需要加以校正，其校正方法如下：分别测定单纯金属离子和单纯配离子溶液的吸光度AM和AN。在A—cR／(cM+cR)的曲线图上，过cR／(cM+cR)等于0和1.0的两点作直线MN，则直线上所表示的不同组成的吸光度数值，可以认为是由于cM和cR的吸收所引起的。因此，校正后的吸光度A′应等于曲线上的吸光度数值减去相应组成下直线上方吸光度数值，即A′=A-A0，如图2所示。当前第10页\共有25页\编于星期三\7点

因此，校正后的吸光度A′应等于曲线上的吸光度数值减去相应组成下直线上方吸光度数值，即A′=A-A0，如图2所示。最后作A′—cR／(cM+cR)的曲线，该曲线极大值所对应的组成才是配合物的实际组成，如图3所示。图2图3MN当前第11页\共有25页\编于星期三\7点设X(R)为曲线最大值所对应的配体的摩尔分数：则配合物的配位数为由图4可看出，最大吸光度A点被认为M和R全部形成配合物时的吸光度，其值为ε1。由于配离子有一部分解离，其浓度要稍小一些，所以实验测得的最大吸光度在B点，其值为ε2，因此配离子的解离度α可表示为当前第12页\共有25页\编于星期三\7点对于1：1组成配合物，根据下面关系式可导出稳定常数K。M+R＝MR平衡浓度cαcαc-cα式中c是相应A点的金属离子的浓度。

图4当前第13页\共有25页\编于星期三\7点仪器：722型分光光度计、烧杯、容量瓶（100mL）、吸量管（10mL）、锥形瓶（150mL）试剂：HClO4（0.01mol·L-1）、磺基水杨酸（0.0100mol·L-1）、Fe3+溶液（0.0100mol·L-1）实验仪器和试剂当前第14页\共有25页\编于星期三\7点1.配制系列溶液（1）配制（0.00100mol·L-1）Fe3+溶液。准确吸取10.0mL（0.0100mol·L-1）Fe3+溶液，加入100mL容量瓶中，用（0.0100mol·L-1）HClO4溶液稀释至刻度，摇匀备用。同样方法配制（0.00100mol·L-1）磺基水杨酸溶液。（2）用三支10mL吸量管按表一列出的体积，分别吸取0.01mol·L-1HClO4、（0.00100mol·L-1）Fe3+溶液和（0.00100mol·L-1）磺基水杨酸溶液，一一注入11只50mL锥形瓶中，摇匀。实验内容当前第15页\共有25页\编于星期三\7点序号H3R摩尔分数吸光度110.010.00.0210.09.01.0310.08.02.0410.07.03.0510.06.04.0610.05.05.0710.04.06.0810.03.07.0910.02.08.01010.01.09.01110.00.010.0表1当前第16页\共有25页\编于星期三\7点2.测定系列溶液的吸光度用722型分光光度计（波长500nm的光源）测系列溶液的吸光度。将测得的数据记入表1。以吸光度对磺基水杨酸的分数作图，从图中找出最大吸收峰，求出配合物的组成和稳定常数。当前第17页\共有25页\编于星期三\7点1.溶液的配制2.吸量管的使用3.容量瓶的使用4.722型分光光度计的使用基本操作当前第18页\共有25页\编于星期三\7点吸量管（移液管）的使用当前第19页\共有25页\编于星期三\7点容量瓶的使用当前第20页\共有25页\编于星期三\7点分光光度计主要部件及原理当前第21页\共有25页\编于星期三\7点①

在接通电源之前，电表的指针必须位于“0”刻线上，否则应旋动电表上的校正螺丝调节到位；②打开比色皿室的箱盖和电源开关，使光电管在无光照射的情况下预热15分钟以上；③旋转波长调节器，选择测定所需的单色光波长。选择适当的灵敏度，一般先将灵敏度旋钮至中间位置，用零点调节器调节电表指针至T值为0%处。若不能调到，应适当增加灵敏度

；④放入空白溶液和待测溶液，使空白溶液置于光路中，盖上比色皿室箱盖，使光电管受光，调节光量调节旋钮使电表指针在T值为100%处。；722型分光光度计的使用方法当前第22页\共有25页\编于星期三\7点⑤打开比色皿室箱盖（关闭光门），调节零点调节旋钮使针在T值为0%处，然后盖上箱盖（打开光门），调节光量调节旋钮使指针在T值为100%处。如此反复调节，直到关闭光门进和打开光门时指针分别指在T值为0%和100%处为止；⑥将待测溶液置于光路中，盖上箱盖，由此时指针的位置读得待测溶液的T值或A值；⑦测量完毕后，关闭开关取下电源插头，取出比色皿洗净擦干，放好。盖好比色皿暗箱，盖好仪器；当前第23页\共有25页\编于星期三\7点（1）使用比色皿时，只能拿毛玻璃的两面，并且必须用擦镜纸擦干透光面，以保护透光面不受损坏或产生斑痕。在用比色皿装液前必须用所装溶液冲洗3次，以免改变溶液的浓度。比色皿在放入比色皿架时，应尽量使它们的前后位置一致，以减小测量误差。

（2）需要大幅度改变波长时，在调整T值为0%和100%之后,应稍等片刻(因钨丝灯在急剧改变亮度后,需要一段热平衡时间)，待指针稳定后再调整T值为0%和100%。

（3）当被测溶液浓度太大时，可在空白溶液处加一块中性滤光片（所谓中性是指它们在很宽的波长范围内的透光率基本相同），其A值有0.5，1，和1.5三种。所谓A值为1是标称值，实际在1左右，须经使用的仪器在实际使用的波长下测定其实际数值，例如：测得吸光片的实际数值为0.95，在空白溶液处加此吸光片后，被测溶液在电表上的读数为0.74，则该溶液的实际值为：0.74+0.95=1.69；注意事项当前第24页\共有25页\编于星期三\7点（4）根据溶液的含量大小选择不同光程长度的