磺基水杨酸合铁(Ⅲ)配合物的组成及其稳定常数的测定上课讲义.ppt

磺基水杨酸合铁(Ⅲ)配合物的组成及其稳定常数的测定磺基水杨酸（，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。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%。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。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。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。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：图1A—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。图2图3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）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