磺基水杨酸合铁(Ⅲ)配合物的组成及其稳定常数的测定

A
0
0.2
0.4 cR \cR +cM
0.6
0.8
1
图1 A—cR／(cM+cR)曲线图
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
放好。盖好比色皿暗箱，盖好仪器 ；
注意事项
（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
1.0
2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0
10
11
10.0
10.0
1.0
0.0
ห้องสมุดไป่ตู้9.0
10.0
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。
器。仪器在工作几个月或经搬动后，要检查波长的准确性，以
确保仪器的正常使用和测定结果的可靠性。
思考题
1.在测定中为什么要加高氯酸，且高氯酸的浓度比Fe3+浓度 大10倍？ 2.在测定吸光度时，如果温度变化较大，对测得的稳定常数 有何影响？ 3.使用分光光度计要注意哪些操作？
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。；
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，
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。
实验结果表明：有色溶液对光的吸收度与溶液的浓度c和
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。
分光光度法基本原理
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。
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-1 HClO4、 （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
磺基水杨酸合铁（Ⅲ）配合物的组成 及其稳定常数的测定
实验目的
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。
实验原理
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，
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%。
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：
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 ；
（4）根据溶液的含量大小选择不同光程长度的比色皿,使用权电
表读数A在0.1~1之间，这样可以得到较高的准确度。 （5）确保仪器工作稳定，在电源电压波动较大的地方，应外加一 个稳压电源。同时仪器应保持接地良好。 （6） 在仪器底部有两只干燥剂筒，应经常检查。发现干燥剂失 效时，应立即更换或烘干后再用。比色皿喑箱内的硅胶也应定 期取出烘干后再放回原处。 （7）为了避免仪器积灰和沾污，在停止工作时，应用罩子罩住仪
A'
0
A
0.2
0.4 cR \cR +cM
0.6
0.8
1
图 2
图 3
设X(R)为曲线最大值所对应的配体的摩尔分数： cR X (R ) = cR cM 则配合物的配位数为
X (R ) cR n 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 c M 1 X (R )
物时的吸光度，其值为ε 1。由于配离子有一部分解离，其浓
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=ε cd 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·mol1·cm-1，仅与入射光波长、溶液的性质及温度有关，而与浓度
实验仪器和试剂
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· L1）、
Fe3+溶液（0.0100mol· L-1）
实验内容
1.配制系列溶液
（1）配制（0.00100mol· L-1） Fe3+溶液。准确吸取
数值，即A′=A-A0，如图2所示。
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。
N M
0 0.2 0.4 cR \cR +cM 0.6 0.8 1
基本操作
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
吸量管（移液管）的使用
容量瓶的使用
分光光度计主要部件及原理
722型分光光度计的使用方法
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
度要稍小一些，所以实验测得的最大吸光度在B点，其值为ε 2， 因此配离子的解离度α 可表示为
1 2 1
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 cα cα c-cα
K= c(MR ) c(M) c(R ) = 1 c 2
式中c是相应A点的金属离子的浓度。
无关。
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
瓶中，摇匀。
表 1
序号 1
HClO4溶液的体积 mL
Fe3 溶液的体积 mL
H3R溶液的体积 mL
H3R摩尔分 数
吸光度
10.0
10.0
0.0
2
3 4 5 6 7 8 9
10.0
10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0
9.0
8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0
出该配离子的组成。
等摩尔系列法
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。
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：