磺基水杨酸合铁(Ⅲ)配合物的组成及稳定常数的测定

《工程化学实验》备课笔记

磺基水杨酸合铁（川）配合物的组成及稳定常数的测定

实验目的

1 •掌握用比色法测定配合物的组成和配离子的稳定常数的原理和方法。

2 •进一步学习分光光度计的使用及有关实验数据的处理方法。

e -3

HaR ）的一级电离常数 Ki =3X10与

实验原理

F 胃可以形成稳定的配合物，

因溶液的pH 不同，形在配合物的组成也不同

磺基水杨酸溶液是无色的，的浓度很稀时也可以认为是无色的，

它们在pH

值为2-3时，生成紫红色的螯合物（有一个配位体），反应可表示如下:

pH 值为4~9时，生成红色螯合物（有2个配位体）；pH 值为9-11.5时，生成黄色螯合 物

（有3个配位体）；pH >12时，有色螯合物，被破坏而生成Fe （0H ）3沉淀。

测定配合物的组成常用光度计，其前提条件是溶液中的屮心离子和配位体都为 无色，只有它们所形成的配合物有色。本实验是在

pH 值为2-3的条件下，用光度

法测定上述配合物的组成和稳定常数的，°如前所述，测定的前提条件是基本满足的； 实验中用高氯酸（HC104）来控制溶液的pH 值和作空白溶液（其优点主要是CIO 「不易与金属离 子配合）。由朗伯一比尔定律可知，所测溶液的吸光度在液层厚度一定时，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。

下面介绍一种常用的测定方法：

等摩尔系列法：即用一定波长的单色光，测定一系列变化组分的溶液的吸光度

（屮心离子M 和配体R 的总摩尔数保持不变，而M 和R 的摩尔分数连续变化）。显 然，在这一 系列的溶液屮，有一些溶液中金属离子是过量的，而另一些溶液屮配体是过量的；在这两部分溶 液屮，配离子的浓度都不可能达到最大值；只有当溶液离子与配体的摩尔数之比与配离子的组成 一致时；配离子的浓度才能最大。由于中心离子和配体基本无色，只有配离子有色，所以配离子 的浓度越大，溶液颜色越深，其吸光度也就越大，若以吸光度对配体的摩尔分数作图，则从图上 最大吸收峰处可以求得配合物的组成n 值，如图所示，根据最大吸收处：

[F A H 3O)C ]3+

+

]•

磺基水杨酸（ ，简式

0 0・i 0. 2 0. 3 0.4 0. 5 0.6 0. 7 0. 8 0. $ 1

中心亦手尔分敖■ 肌3 +

等摩尔系列法

_配体摩尔分数 〃一中心离子摩尔数一

由此可知该配合物的组成(MR )o

最大吸光度A 点可被认为M 和R 全部形成配合物时的吸光度，其值D ：c 配离子有一部分离 解，其浓度再稍小些，所以实验测得的最大吸光度在 B 点，

为D2,因此配离子的离解度a 可表示为：

a = (D1-D2) /D i

再根据1 : 1组成配合物的关系式即可导出稳定常数

K 稳。或3。

平衡浓度 M + R 一 MR c ct c n c~c n

Pc (MR.) 1 -口 * c (M) c (R) ca z

式屮是C 相应于A 点的金属离子浓度(这里的是《稳。没有考虑溶液中的

离子的

水解平衡和磺基水杨酸电离平衡的表现稳定常数 )。

试剂和仪器

配陳摩尔分数M

配体摩尔数 总摩尔数

中心离子摩尔分数二

中心离子摩尔数一卄

总摩尔数

D 吸光度

1仪器:

UV2600型紫外可见分光光度计， 烧杯(lOOmL, 3只)，容量瓶(lOOmL , 9只),

移液管(10mL , 2只)，洗耳球，玻璃棒，擦镜纸

2.试剂

以下试剂由教师准备

酸：1)、HC10 4(0. OlmolL -1):将 4. 4mL70%HCI0 4 溶液加入 50mL 水屮，稀释到 5000mLo

2)、磺基水杨酸(0. OlOOmol L-1):根据磺基水杨酸的结晶水情况计算其用 量(分子 式C6H3 ( OH ) ( COOH ) SOsH,无结晶水的磺基水杨酸分子量为218. 2),将准确 称量的

分析纯磺基水杨酸溶于 0. Olmol L-1HCI0 4

溶液屮配制成lOOOmLo

盐：(NH 4)Fe (S01) 2 (0. OlOOmol L _1, lOOOmL):将 4. 8220g 分析纯(NH 』Fe (S0i) 2 12H 20

(分 子量为482. 2)晶体溶于0. Olmol L-1HCI0 4溶液中配制成lOOOmLo 实验步骤

1. 1 _______

HC10 4(0.01 mol L 〉溶液稀释至该度，摇匀，备用。

(2)配制0. 0010 mol 1?)磺基水杨酸(H3R)溶液用移液管量取10. 00mLH3R(0. OlOOmol L~l) 溶液，

注入100mL 容量瓶中，用HCI04 (0. Olmol - L-1)溶液稀释至刻度，摇匀，

系列配离子(或配合物)溶液吸光度的测定

(1) 用移液管按表的体积数量取各溶液，分别注入已编号的 0. Olmol L HC10 4/mL 定容到 lOOmLo

(2) 用波长扫描方式对其屮的5号溶液进行扫描，得到吸收曲线，确定最大吸收波

长。

(3) 选取上面步骤所确定的扫描波长，在该波长下，分别测定各待测溶液的吸光度, 并记录已稳

定的读数。

表数据记录和处理

Fe3+

溶液的配制

(1)配制0. OOlOmol I? 溶液

用移液管吸取10. 00mL(NH4)Fe(SO4)2(0. OlOOmol - L-1)溶液，注入lOOmL 容量 瓶中,

备用。

2. lOOmL 容量瓶屮,

由于 其值