16分光光度法测定络合物稳定常数

实验十六 磺基水杨酸合铁（ 磺基水杨酸合铁（Ⅲ）配合物的 组成及其稳定常数的测定
例：以下三种复杂化合物 AgCl·2NH3 CuSO4·4NH3 KCl·MgCl2·6H2O
溶于水后： 溶于水后： AgCl·2NH3 → [Ag(NH3)2]+ + ClCuSO4·4NH3 →[Cu(NH3)4]2++SO42KCl·MgCl2·6H2O → K+ +Mg2++3Cl- + 6H2O
编 号 VM/ mL VR/ mL
1
2
3
4
5
6
7
8
9
12.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00 10.00
10.00
9.00
8.00
7.00
6.00
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00 0.00
3.测定系列溶液吸光度。 测定系列溶液吸光度。 测定系列溶液吸光度 (λ＝500nm，b=1cm，以蒸馏水为空白 ＝ ， ，以蒸馏水为空白)
2+
[Cu(NH3)4]2+
[Ag(NH3)2]+
[Fe (CN)6 ]3-
配合物的组成
[Cu (NH3) 4 ] SO4 中 外 配 配 界 位 心 位 离 体 体 子 数 K3 [Fe (CN) 6 ] 中 配 配 外 心 位 位 界 离 体 体 子 数
内界
内界
1.中心离子：配合物中占据中心位置正离子 中心离子： 中心离子 或原子。又称形成体。 或原子。又称形成体。 2.配位体：与中心离子配合的离子或分子称 配位体： 配位体 为配位体。 为配位体。如H2O、NH3、CN- 、 、 Cl-、F- 等。 3. 配位原子：在配位体中，直接与中心离子 配位原子：在配位体中， 配位的原子称为配位原子。 配位的原子称为配位原子。 中的O 如 H2O中的 ，NH3中的 N。 中的 。
Kf 称为配离子的稳定常数 称为配离子的稳定常数 稳定常数，Kf 越大， 越大， 配离子越稳定。 配离子越稳定。
实验目的
1. 了解分光光度法测定溶液中配位化合物的组 成及稳定常数的原理和方法； 成及稳定常数的原理和方法； 2.测定当 测定当pH<2.5时，磺基水杨酸合铁的组成及 测定当 时 其稳定常数； 其稳定常数； 3.学会使用分光光度计。 学会使用分光光度计。 学会使用分光光度计
基本操作
1. 溶液的配制 2. 吸量管的使用操作 3. 容量瓶的使用操作 4. 721型分光光度计的使用 型分光光度计的使用
2. 吸量管（移液管）的使用操作 吸量管（移液管）
3. 容量瓶的使用操作
型分光光度计的使用方法： 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 ①4. 721型分光光度计的使用方法： 位置，并将“灵敏度调节旋钮”调至“ 档 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。 波长手轮” ②开启电源开关，指示灯亮。用“波长手轮”将 波 长调至工作波长（500nm)处。 长调至工作波长（ 处 仪器预热20分钟 打开试样室盖， 分钟。 ③仪器预热 分钟。打开试样室盖，光门立即自 动关闭。 动关闭。 旋钮” 使显示为“ ④调“0%T旋钮”，使显示为“00.0”；盖上舱盖， 旋钮 ；盖上舱盖， 光 门自动打开；将参比溶液置于光路中。调 门自动打开；将参比溶液置于光路中。 旋钮” 使显示为“ “100%T旋钮”，使显示为“100.0”； 旋钮 ； 将待测溶液推入光路， 指针显示器” ⑤将待测溶液推入光路，“指针显示器”上显示 的
单基配位体： 单基配位体：配位体中只有一个原子与中心 离子配位。 离子配位。H2O、NH3、CN-、 、 Cl-、F- 等是单基配位体。 等是单基配位体。 多基配位体： 多基配位体：一个配位体中有两个或两个以 上的配位原子与中心离子配位, 上的配位原子与中心离子配位 称为多基配位体。 称为多基配位体。 乙二胺、乙二胺四乙酸(EDTA). 如C2O42--、乙二胺、乙二胺四乙酸 乙二胺(en)： NH2—CH2—CH2—H2N ： 乙二胺
实验内容
1.配制 配制0.0010mol·L-1NH4Fe(SO4)2和0.0010mol·L-1 配制 磺基水杨酸溶液各100mL; 磺基水杨酸溶液各 (pH偏离 用H2SO4或NaOH进行调节 偏离2用 进行调节) 偏离 进行调节 2.配制系列溶液 配制系列溶液; 配制系列溶液 在干净、干燥的烧杯中进行; ①在干净、干燥的烧杯中进行 两位同学一组; ②两位同学一组 为了减少误差,同一种溶液由同一位同 ③为了减少误差 同一种溶液由同一位同 学移取。 学移取。
配合物：含有配离子（配位单元）的 配合物：含有配离子（配位单元） 化合物称为配合物。 化合物称为配合物。
AgCl·2NH3、 CuSO4·4NH3是配合物 ， 、 复盐。 KCl·MgCl2 ·6H2O 称为复盐。 称为复盐
NH3 NH3 Cu2+ NH3 NH3 [ NH3 Ag+ NH3 ]+
实验原理
磺基水杨酸与Fe 磺基水杨酸与 3+离子可以形成稳定的配位 化合物，其组成随溶液pH值的不同而改变 值的不同而改变。 化合物，其组成随溶液 值的不同而改变。在 pH=2～3、4～9、9～11时，磺基水杨酸与 3+ ～ 、 ～ 、 ～ 时 磺基水杨酸与Fe 能分别形成三种不同颜色、不同组成的配离子： 能分别形成三种不同颜色、不同组成的配离子： pH＝2~3，为紫红色配合物； ＝ 配合物； ， 紫红色配合物 红色配合物 pH＝4~9，生成红色配合物； ＝ ，生成红色配合物； pH＝9~11，生成黄色配合物 ＝ 黄色配合物 ，生成黄色
本实验采用等摩尔连续变化法通过分光 本实验采用等摩尔连续变化法通过分光 等摩尔连续变化法 光度计测定配位化合物的组成。具体操作时， 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 按照不同的体积比(即摩尔数之比 即摩尔数之比)配成一 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 系列溶液，测定其吸光度值。以吸光度值 为 纵坐标，体积分数( 即摩尔分数。式中：VM为 纵坐标，体积分数( 即摩尔分数。式中： 金属离子溶液的体积， 金属离子溶液的体积，VL为配位体溶液的体 为横坐标作图， 积)为横坐标作图，将曲线两边的直线部分延 为横坐标作图 长相交于B点 最大。 长相交于 点，B点对应的吸光度值 AB 最大。 点对应的吸光度值 由B点对应的摩尔分数值可计算配离子中金属 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 离子与配位体的摩尔数之比， MLn 中配位体的数目 。 中配位体的数目n
本实验是测定pH=2～3时所形成的紫红色 ～ 时所形成的紫红色 本实验是测定 磺基水杨酸合铁(Ⅲ 配离子的组成及其稳定常数 配离子的组成及其稳定常数。 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 实验中通过加入一定量的 pH值 由于所测溶液中磺基水杨酸是无色的， 的pH值。由于所测溶液中磺基水杨酸是无色的， Fe３+溶液的浓度很小，也可认为是无色的，只有 溶液的浓度很小，也可认为是无色的， 磺基水杨酸合铁(Ⅲ 配离子 配离子(MRn)是有色的。 是有色的。 磺基水杨酸合铁 Ⅲ)配离子 是有色的
使用注意事项： 使用注意事项： ①每台仪器所配套的比色皿，不能与其它仪器 每台仪器所配套的比色皿， 上的比色皿单个调换； 上的比色皿单个调换； 取放比色皿时，只能用手拿毛玻璃面 毛玻璃面； ②取放比色皿时，只能用手拿毛玻璃面；擦试 比色皿外壁溶液时，只能用镜头纸；比色皿 比色皿外壁溶液时，只能用镜头纸； 内盛放的溶液不能超过其高度的4/5； 内盛放的溶液不能超过其高度的 ；比色皿 透光玻璃面通过光 放入比色皿框中时，应使透光玻璃面 放入比色皿框中时，应使透光玻璃面通过光 路。 比色皿要先用去蒸馏水冲洗， ③比色皿要先用去蒸馏水冲洗，再用待测溶液 冲洗2～ 遍 冲洗 ～3遍。
4.配位数 直接与中心离子配位的配位原子 配位数: 配位数 的数目叫做中心离子的配位数。 的数目叫做中心离子的配位数。 例: [Cu (NH3)4]SO4 [Cu(en)2]2+ K3 [Fe (CN)6 ] [Zn(EDTA)]2Cu2+ 的配位数为 4 Cu2+ 的配位数为 4 Fe3+ 的配位数是 6 Zn2+的配位数是 6
O 草酸根： 草酸根
O
‖ ‖
—O—C—C—O—
乙二胺四乙酸（EDTA） 乙二胺四乙酸（ ） HOOC—CH2 CH2—COOH N—CH2CH2—N HOOC—CH2 CH2—COOH
多基配位体与中心离子配位后形成的配 合物具有环状结构 环状结构， 合物具有环状结构，例：[Cu(en)2]2+ H2C—H2N Cu H2C—H2N 两个五员环 NH2—CH2 NH2—CH2
1. 如果溶液中同时有几种不同组成的有色配合物存 在，能否用本实验方法测定它们的组成和稳定常 为什么？ 数?为什么？ 为什么 2. 实验中测定的每份溶液的 值是否需要一致 如不 实验中测定的每份溶液的pH值是否需要一致 值是否需要一致?如不 一致对结果有何影响？ 一致对结果有何影响？ 3. 实验中加入一定量的 实验中加入一定量的HClO4溶液，其目的是什么 溶液，其目的是什么? 4. 为什么说溶液中金属离子的摩尔数与配位体摩尔 数之比正好与配离子组成相同时，配离子的浓度 数之比正好与配离子组成相同时， 为最大？ 为最大？ 5. 使用比色皿时，为什么不能用滤纸擦透光面，而 使用比色皿时，为什么不能用滤纸擦透光面， 只能用镜头纸擦? 只能用镜头纸擦
根据朗伯 比尔 根据朗伯-比尔 朗伯 (Lambert-Beer)定律， 定律， 定律 有色溶液的吸光度与 溶液的浓度和液层厚 度成正比。 度成正比。当液层厚 度不变时， 度不变时，吸光度只 与溶液浓度成正比： 与溶液浓度成正比：