磺基水杨酸合铁配合物的组成及其稳定常数的测定

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

R)可以与Fe3+ 形成稳定的配合磺基水杨酸(简式为H

3

物。配合物的组成随溶液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。

本实验是测定pH=2～3时所形成的红褐色磺基水杨酸合铁(Ⅲ)配离子的组

溶液来控制溶液的pH值。

成及其稳定常数。实验中通过加入一定量的HClO

4

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，只有磺基水杨酸合铁(Ⅲ)配离子(MRn)是有色的。

根据朗伯—比耳定律A=εbc可知，当波长λ、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，体积分数(，即摩尔分数。式中：V M为金属离子溶液的体积，V L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A B 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1︰1。

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A E，则配

离子的解离度为：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-cα cα n cα

K稳=

式中c 为B点或E点所对应的金属离子的浓度，α为解离度。

当n = 1时，K稳=1-α/cα2

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)⨯a H

a H 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 a H =1.935⨯1010 lg a H =10.3

2．预习要求

⑴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。

①721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2~3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。

②722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：

Ⅰ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。Ⅱ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。Ⅲ仪器预热20分钟。打开试样室盖，光门立即自动关闭。

Ⅳ调“0%T旋钮”，使显示为“00.0”；盖上舱盖，光门自动打开；将参比溶液置于光路中。

Ⅴ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。