磺基水杨酸合铁(Ⅲ)配合物的组成及稳定常数的测定.doc

磺基水杨酸合铁(Ⅲ)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。

实验原理
磺基水杨酸(，简式为H3R)的一级电离常数K1θ=3×10-3与Fe3+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，Fe3+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(OH)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中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(HClO4)来控制溶液的pH值和作空白溶液(其优点主要是ClO4-不易与金属离子配合)。由朗伯—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(中心离子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，在这一系列的溶液中，有一些溶液中金属离子是过量的，而另一些溶液中配体是过量的；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：

等摩尔系列法
由此可知该配合物的组成（MR）。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D1。由于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，其值为D2，因此配离子的离解度α可表示为：
α=(D1-D2)/D1
再根据1∶1组成配合物的关系式即可导出稳定常数K稳θ或β。
式中是c相应于A点的金属离子浓度(这里的是K稳θ没有考虑溶液中的Fe3+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
1．仪器：UV2600型紫外可见分光光度计，烧杯(100mL，3只)，容量瓶(100mL，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）、HClO4(0.01mol·L-1)：将4.4mL70%HClO4溶液加入50mL水中，稀释到5000mL。
2）、磺基水杨酸(0.0100mol·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）SO3H，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0.01mol·L-1HClO4溶液中配制成1000mL。
盐：(NH4)Fe(SO4)2(0.0100mol·L-1，1000mL)：将4.8220g分析纯(NH4)Fe(SO4)2·12H2O(分子量为482.2)晶体溶于0.01mol·L-1HClO4溶液中配制成1000mL。

实验步骤
1.溶液的配制(1)配制0.0010mol·L-1Fe3+溶液用移液管吸取10.00mL(NH4)Fe(SO4)2(0.0100mol·L-1)溶液，注入100mL容量瓶中，用
HClO4(0.01mol·L-1)溶液稀释至该度，摇匀，备用。(2)配制0.0010mol·L-1)磺基水杨酸(H3R)溶液用移液管量取10.00mLH3R(0.0100mol·L-1)
溶液，注入100mL容量瓶中，用HClO4(0.01mol·L-1)溶液稀释至刻度，摇匀，备用。2.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100mL容量瓶中，用0.01mol·L-1HClO4/mL定容到100mL。(2)用波长扫描方式对其中的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

编号摩尔比0.001mol·L-1Fe3+/mL0.001mol·L-1磺基水杨酸/mL0.01mol·L-1HClO4/mL00010用0.01mol·L-1HClO4/mL定容到100mL10.11.009.0020.