無機實驗報告

2009級無機化學(xué)研究性實驗制備不同銅的配合物并對其吸收光譜進行分析武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院化學(xué)基地1班摘要：制備四種銅的配合物并測其吸收光譜。比較不同配體下晶體場分裂能的不同。關(guān)鍵詞：銅配合物吸收光譜晶體場分裂能引言：在Cu配合物中，由于配體場的影響使中心離子原來簡并的d軌道發(fā)生分裂。配體的對稱性不同，d軌道的分裂形式和分裂軌道間的能級差也不同。兩個不同能級d軌道之間的能量差，稱為分裂能?。八面體場中原來能量相等的d軌道分裂為兩組，一組為能量較高的eg軌道，另一組是能量較低的t2g，軌道。這些軌道沒有全部被電子充滿時，電子就可以在兩者間進行躍遷，這種躍遷產(chǎn)生的光譜就稱為配體場光譜或稱d—d躍遷光譜。由于t2g與eg，之間躍遷能量較低，相當于可見光的波長，所以過渡金屬的配合物常具有顏色。?值的大小受許多因素影響，如中心離子的電荷、周期數(shù)、d電子數(shù)和配體性質(zhì)等。本實驗將探究對于同一中心離子和相同構(gòu)型的配合物，?值的受配體性質(zhì)的影響。實驗部分1.1實驗試劑CuSO4·5H2O濃NH3·H2O乙二胺EDTA乙醇1.2實驗儀器燒杯玻璃棒布氏漏斗抽濾瓶電子天平電熱爐分光光度器1.3實驗?zāi)康耐ㄟ^測定若干銅配合物的吸收光譜，計算晶體場分裂能值?，加深對配體場理論的理解。通過實驗進一步掌握光譜化學(xué)序列及其應(yīng)用。1.4實驗原理配合物的合成方法很多，有簡單的加合反應(yīng)、取代反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、固態(tài)配合物的熱分解等。大多數(shù)配合物可以用取代反應(yīng)來制備。過渡金屬離子五個簡并d軌道在配體場的影響下，它們要分裂為不問的能級組。在八面體場中原來能量相等的d軌道分裂為兩組，一組為能量較高的6g軌道(二重簡并)，另一組是能量較低的Zz，軌道(三五簡并)。這些軌道沒有全部被電子充滿時，電子就可以在兩者間進行躍遷，這種躍遷產(chǎn)生的光譜就稱為配體場光譜或稱d—d躍遷光譜。由于t2g與eg，之間躍遷能量較低，相當于可見光的波長，所以過渡金屬的配合物都具有顏色。吸收光譜圖的橫坐標常用波長(A)或波數(shù)(ν)表示，縱坐標欣吸光度A、摩爾吸光系數(shù)ε或它的對數(shù)lgε表示。1.5實驗步驟（一）制備1.[Cu（NH3）4]SO4取5.00g五水硫酸銅與燒杯中，加20mL水溶解。于通風櫥中逐滴滴加濃氨水至產(chǎn)生的藍色沉淀恰好溶解。在所得深藍色溶液中加入10mL乙醇。靜置。一周后減壓過濾，乙醇洗滌3次。得深藍色晶體，蒸氣浴干燥，稱重3.13g。產(chǎn)率：68.6%2.[Cu(en)2(H2O)2]SO4[1]取5.04g五水硫酸銅于燒杯中，加20mL水溶解。量取2.7mL乙二胺，加入到硫酸銅溶液中，并劇烈攪拌（此過程在60攝氏度水浴中進行）。在所得溶液中加入10mL乙醇。一周后減壓過濾，乙醇洗滌3次。得紫色晶體，蒸氣浴干燥，稱重4.63g。產(chǎn)率：72.7%3.Na2[Cu(EDTA)]稱取3.76克EDTA溶于50m1水中，加熱溶解，用稀硫酸調(diào)節(jié)PH；4到5，然后加2.53g五水硫酸銅，稍加熱加入10ml乙醇，靜置一周后減壓過濾，乙醇洗滌3次。得天藍色晶體，稱重2.06g，產(chǎn)率：51.1%（二）吸收光譜的測定[2]分別取以上四種溶液于lcm比色皿中，以蒸餾水為參比溶液，用VIS-7220分光光度計在400~860nm可見光區(qū)域內(nèi)每隔20nm測定一次溶液的吸光度，記下數(shù)據(jù)，制成表格。并將其繪制成吸光光譜，計算不同配體的晶體場分裂能?，此值可以從吸收光譜圖中最大波長的吸收峰位置求得，?o=1∕λmax×107(cm-1)，并對數(shù)據(jù)進行分析。λ[Cu（NH3）4]SO4[Cu(en)2(H2O)2]SO4[Cu(H2O)6]SO4Na2[Cu（EDTA）]4000.002-0.0040.008-0.0094200.002-1.00E-030.006-0.0094401.00E-030.0030.007-0.014600.0050.0120.006-0.0094800.0120.0290.006-0.0085000.0260.0490.007-0.0065200.0420.0670.01-0.0025400.0610.0770.0130.0085600.0770.0770.0220.0245800.0890.0690.0360.0516000.0950.0580.0570.0896200.0970.0470.0930.1386400.0940.0350.1470.1916600.0880.0270.2230.2486800.0790.020.3140.2967000.070.0150.4180.3337200.0610.0120.5210.3587400.0520.0090.6140.3677600.0440.0080.6880.3657800.0360.0070.7340.3518000.0310.0070.7550.3238200.0230.0060.5550.248400.0150.0050.3740.1638600.0080.0020.2130.091A[Cu（NH3）4]SO4B[Cu(en)2(H2O)2]SO4C[Cu(H2O)6]SO4DNa2[Cu（EDTA）]圖1四種銅配合物的吸收光譜圖1.6結(jié)果與討論由圖可得下表：配合物配位元素最大吸收波長(nm)晶體場分裂能(cm-1)[Cu（NH3）4]SO4N62016129[Cu(en)2(H2O)2]SO4NO55018181[Cu(H2O)6]SO4O80012500Na2[Cu(EDTA)]NO74013513最大吸收峰與文獻值有一定誤差，可能原因是樣品不純。由表可以看出晶體場分列能的大小與配體元素有關(guān)。1.7結(jié)論晶體場分裂能的大小與配體的不同有關(guān)。中心原子相同，但配位原子不同，其晶體場分列能也不同，強場配體會導(dǎo)致晶體場分列能增大。致謝:感謝215所有老師，感謝蔡老師。參考文獻：[1]硫酸二乙二胺合銅(Ⅱ)的熱化學(xué)性質(zhì)，復(fù)旦學(xué)報（自然科學(xué)版），1999，第六期：636-638.[2]武漢大學(xué).分析化學(xué)上冊.北京：高等教育出版社，2006.312-337.TheLigandFieldSpectraofCopper(II)ComplexesAbstract:Makefourkindsofcomplexesofcopper.Comparethedif