磺基水楊酸合鐵(Ⅲ)配合物的組成及穩(wěn)定常數(shù)的測定

1、工程化學(xué)實(shí)驗(yàn)備課筆記磺基水酸合鐵（皿）配合物的組成及穩(wěn)定常數(shù)的測定實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握用比色法測定配合物的組成和配離子的穩(wěn)立常數(shù)的原理和方法。2. 進(jìn)一步學(xué)習(xí)分光光度計(jì)的使用及有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法。實(shí)驗(yàn)原理磺基水酸（，簡式為H泯）的一級電離常數(shù)Kie=3xlO-3與F2+可以形成穩(wěn)左的配 合物，因溶液的pH不同，形在配合物的組成也不同。磺基水酸溶液是無色的，F(xiàn)c“的濃度很稀時(shí)也可以認(rèn)為是無色的，它們在pH 值為23時(shí)，生成紫紅色的螯合物（有一個(gè)配位體），反應(yīng)可表示如下： +2H*+2H2OpH值為49時(shí)，生成紅色螯合物（有2個(gè)配位體）：pH值為911.5時(shí)，生成 黃色螯合物（有3個(gè)配位體）：p

2、H>12時(shí)，有色螯合物,被破壞而生成Fe（OH）3沉淀。測左配合物的組成常用光度計(jì)，苴前提條件是溶液中的中心離子和配位體都為 無色，只有它們所形成的配合物有色。本實(shí)驗(yàn)是在pH值為23的條件下，用光度 法測眾上述配合物的組成和穩(wěn)泄常數(shù)的，如前所述，測定的前提條件是基本滿足的: 實(shí)驗(yàn)中用髙氯酸（HC104）來控制溶液的pH值和作空白溶液（其優(yōu)點(diǎn)主要是CIO#不易 與金屬離子配合）。由朗伯一比爾泄律可知，所測溶液的吸光度在液層厚度一立時(shí)， 只與配離子的濃度成正比。通過對溶液吸光度的測左，可以求岀該配離子的組成。下而介紹一種常用的測定方法：等摩爾系列法：即用一立波長的單色光，測左一系列變化組分的

3、溶液的吸光度 （中心離子M和配體R的總摩爾數(shù)保持不變，而M和R的摩爾分?jǐn)?shù)連續(xù)變化）。顯 然，在這一系列的溶液中，有一些溶液中金屬離子是過量的，而另一些溶液中配體 是過量的：在這兩部分溶液中，配離子的濃度都不可能達(dá)到最大值；只有當(dāng)溶液離 子與配體的摩爾數(shù)之比與配離子的組成一致時(shí)；配離子的濃度才能最大。由于中心 離子和配體基本無色，只有配離子有色，所以配離子的濃度越大，溶液顏色越深， 其吸光度也就越大，若以吸光度對配體的摩爾分?jǐn)?shù)作圖，則從圖上最大吸收穌處可 以求得配合物的組成n值，如圖所示，根據(jù)最大吸收處：中也冏于虔爾分皴4Fe"等摩爾系列法由此可知該配合物的組成(MR)。最大吸光度A點(diǎn)

4、可被認(rèn)為M和R全部形成配合物時(shí)的吸光度，其值D”由于 配離子有一部分離解，其濃度再稍小些，所以實(shí)驗(yàn)測得的最大吸光度在B點(diǎn)，其值 為D2,因此配離子的離解度a可表示為：a 二(DrD2) /D,再根據(jù)1 : 1組成配合物的關(guān)系式即可導(dǎo)出穩(wěn)眾常數(shù)K°e或卩。式中是c相應(yīng)于A點(diǎn)的金屬離子濃度(這里的是K J沒有考慮溶液中的Fc3+離子的水解平衡和磺基水酸電離平衡的表現(xiàn)穩(wěn)定常數(shù))。試劑和儀器1. 儀器：UV2600型紫外可見分光光度計(jì),燒杯(lOOmL, 3只)，容量瓶(100mL, 9只), 移液管(lOmL, 2只)，洗耳球，玻璃棒，擦鏡紙2. 試劑以下試劑由教師準(zhǔn)備酸:1)、HClOO

5、.OlmoLL-1)：將 4.4mL70%HC104 溶液加入 50mL 水中，稀 釋到 5000mLo2)、磺基水m0100mol L-l)：根據(jù)磺基水酸的結(jié)晶水情況計(jì)算其用量(分 子式C6H3(OH)(COOH)SO3H,無結(jié)晶水的磺基水酸分子量為218.2), 將準(zhǔn)確稱量的分析純磺基水酸溶于0.01 mol-L-1HC1O4溶液中配制成 lOOOmLo鹽：(NH4)Fe(SO4)2 (O.OlOOmol L1, 1000mL)：將 4.8220g 分析純 (NH4)Fe(SO4)2-12H2O(分子量為482.2)晶體溶于0.01 mol-L-1HC1O4溶液中配制成 lOOOmLo實(shí)驗(yàn)

6、步驟1. 溶液的配制(1) 配制 O.OOlOmol-L-1 FJ+溶液 用移液管吸取 10.00mL(NH4)Fe(SO4)2(0.01 OOmol-L-1)溶液，注入 100mL 容量 瓶中，用HC1CM0.01 mol L)溶液稀釋至該度，搖勻，備用。(2) 配制0.0010 mol L ')磺基水酸(H3R)溶液用移液管量取 10.00mLH3R(0.01 OOmol L-l)溶液，注入100mL容量瓶中，用HClO4(0.01mol L-l)溶液稀釋至刻度，搖勻， 備用。2. 系列配離子(或配合物)溶液吸光度的測泄(1) 用移液管按表的體積數(shù)量取各溶液，分別注入已編號的100

7、mL容量瓶中，用 O.Olmol L-1 HC10”mL 定容到 lOOmLe(2) 用波長掃描方式對英中的5號溶液進(jìn)行掃描，得到吸收曲線，確定最大吸收 波長。(3) 選取上而步驟所確沱的掃描波長，在該波長下，分別測左各待測溶液的吸光 度，并記錄已穩(wěn)立的讀數(shù)。表數(shù)據(jù)記錄和處理編號摩爾比O.OOlmolL1 Fe/mLO.OOlmolL1磧基水酸/mLO.Olniol-L1 HClOVmL00010用 0.01 mob L-1101.009.00HClOVmL定容到20.22.008.0030.33.007.00lOOmL40.44.006.0050.55.005.0060.66.004.007

8、0.77.003.0080.8&002.0090.99.001.0010110()數(shù)據(jù)記錄及處理(1)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄摩爾比：Fe/ (Fe+acid )00.10.20.30.40.50.60.70.80.91A(吸光度)(2) 用等摩爾變化法確立配合物組成：根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，作吸光度A對摩爾比(Fe/acid )的關(guān)系圖。將兩側(cè)的宜線部分延長，交于一點(diǎn)，由交點(diǎn)確泄配位數(shù)m按(3)計(jì)算配合物的穩(wěn)定常數(shù)。(3) 磺基水酸合鐵(III)配合物的組成及苴穩(wěn)定常數(shù)的求得從圖中找出D】和D?,計(jì)算a和穩(wěn)泄常數(shù)。其中C為配合物初始濃度：本實(shí)驗(yàn)條件下，配合物配合比為1:1,即摩爾比為0.5。 此時(shí)配合物初始濃度為：C=0.001X 5/100 (母液濃度為 0.001, 5 mL 混合后，變?yōu)?lOOmL,)思考題(1) 本實(shí)驗(yàn)測定配合物的組成及穩(wěn)定常數(shù)的原理如何？(2) 用等摩爾系列法測左配合物組成時(shí)，為什么說溶液中金屬離子的摩爾數(shù)與配位