磺基水楊酸合鐵溶液組成及穩(wěn)定性的研究

磺基水楊酸合鐵溶液組成及穩(wěn)定性的研究

光度法是基于物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收而建立的分析方法。不同的物質(zhì)吸收不同的波長(zhǎng)光，即物質(zhì)吸收選擇性，物質(zhì)表現(xiàn)出黃色光的互補(bǔ)色彩。例如，當(dāng)cuso4溶液中的光被cuso4選擇性吸收時(shí)，cuso4溶液會(huì)呈現(xiàn)出黃色光的互補(bǔ)顏色。溶液的顏色取決于溶液吸收的光的深度，即取決于吸收物質(zhì)的濃度。例如，cuso4溶液的濃度越高，吸收黃色光的量越多，這意味著引入的藍(lán)色光越強(qiáng)，溶液的藍(lán)色光越深。因此，可以通過比較溶液中吸收的光量來確定溶液中吸收的光含量。當(dāng)一束波長(zhǎng)一定的單色光通過有色溶液時(shí),一部分光被吸收,一部分光透過溶液.光被溶液吸收的程度,可用吸光度A來表示,吸光度A越大表示光被有色溶液吸收的程度越大.物質(zhì)對(duì)光吸收的定量關(guān)系,可用朗伯-比爾定律來表示:磺基水楊酸是分光光度法測(cè)定鐵的有機(jī)顯色劑之一,本文用H3R表示.在pH1.8~2.5時(shí)與鐵生成紫紅色的FeR:在pH4~8時(shí)生成紅色的FeR23-;PH8~11.5時(shí)生成黃色的;pH大于12時(shí),有色配合物被破壞而生成Fe(OH)3沉淀.本文用722型分光光度計(jì)在pH1.8~2.5時(shí),采用不同的測(cè)定方法,測(cè)定了不同溫度、不同濃度磺基水楊酸鐵配合物的穩(wěn)定常數(shù),對(duì)濃度、溫度對(duì)磺基水楊酸合鐵的組成及穩(wěn)定常數(shù)的影響進(jìn)行了初步探索.1測(cè)定波長(zhǎng)的選擇在室溫下(15℃)以0.0100mol·L-1HClO4溶液為介質(zhì),用1cm吸收池,蒸餾水作參比液,測(cè)量可見光區(qū)0.00100mol·L-1Fe3+、磺基水楊酸、磺基水楊酸合鐵(Ⅲ)的吸光度A,以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo),吸光度A為縱坐標(biāo),作吸光度—波長(zhǎng)曲線圖(圖1).吸收曲線顯示,Fe3+和磺基水楊酸在PH為2的溶液中,在波長(zhǎng)400~600nm區(qū)間吸光度值不大,其影響可以用Fe3+或磺基水楊酸溶液作參比液消除.磺基水揚(yáng)酸合鐵(Ⅲ)的吸光度在500~510nm之間有最大值.因此測(cè)定波長(zhǎng)選擇為500nm.2配合物的濃度對(duì)金屬離子的影響摩爾比法是配制一系列溶液,各溶液中金屬離子的濃度、酸度、離子強(qiáng)度及溫度都相同,只改變配位體的濃度,在配合物最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)定各溶液的吸光度,以吸光度A為縱坐標(biāo),配體的[R]/[M]為橫坐標(biāo)作圖(見圖2).當(dāng)配體的量較小時(shí),金屬離子沒有完全被配合,隨著配體的量逐漸增加,生成的配合物便不斷增多.吸光度不斷增大,當(dāng)配體增加到一定濃度時(shí),吸光度不再增大,如圖2所示.圖中曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)不敏銳,是由于配合物解離造成的.運(yùn)用外推法將曲線的線性部分延長(zhǎng)相交于一點(diǎn)Amax,該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的[R]/[M]值即為配合物的組成比n.利用曲線彎曲處求K穩(wěn)的近似值方法如下:可以認(rèn)為Amax為100%完全配位時(shí)的吸光度,由于配離子有一部分解離,其濃度要稍小一些,所以實(shí)驗(yàn)測(cè)得的最大吸光度為A值.則離解度α實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理:取9個(gè)50mL燒杯,編號(hào),按表1配制溶液,搖勻.用1cm比色皿,以1號(hào)試劑作參比液,在500nm處測(cè)各溶液的吸光度A,以A對(duì)[R]/[M]作圖(圖3),確定n.計(jì)算平衡常數(shù).3配合物的等摩爾比法等摩爾連續(xù)變化法是配制一系列溶液,保持溶液中酸度、離子強(qiáng)度、溫度和金屬離子與配體的總物質(zhì)的量不變,改變金屬離子cM和配體的摩爾分?jǐn)?shù)使之連續(xù)變化,在最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)定各溶液的吸光度,以吸光度A對(duì)配體的摩爾分?jǐn)?shù)xR作圖(圖4),根據(jù)兩邊線性部分的延長(zhǎng)線相交之點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的配體摩爾分?jǐn)?shù)值xR,即可求出配合物的組成比n:可以認(rèn)為相交之點(diǎn)Amax為配合物以n完全配位而不離解的吸光度,而實(shí)驗(yàn)測(cè)得值為A,兩者之差就是由配合物離解所造成的.由此可求K穩(wěn),相應(yīng)計(jì)算同摩爾比法.按表2配制溶液,用1cm比色皿,以1號(hào)試劑作參比液,在500nm處測(cè)各溶液的吸光度,以A對(duì)xR作圖,確定n.并求K穩(wěn).實(shí)驗(yàn)數(shù)值表明,摩爾比法和等摩爾連續(xù)變化法兩種測(cè)定方法的配位數(shù)相同,最大吸光度偏差為0.002,實(shí)驗(yàn)測(cè)量值偏差為0.003,解離度偏差為0.028,平衡常數(shù)數(shù)值相對(duì)偏差為2.5%.考慮誤差來源,認(rèn)為兩種分析方法無顯著性差異.4磺基水楊酸溶液濃度對(duì)fe3+溶液和磺基水楊酸溶液k穩(wěn)的影響把表2中的Fe3+溶液和磺基水楊酸溶液的濃度改為0.010mol·L-1,其它不變,用1cm比色皿,以1號(hào)試劑作參比液,在500nm處測(cè)定各溶液的吸光度,以A對(duì)xR作圖,確定n.并求K穩(wěn).實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,增大Fe3+溶液和磺基水楊酸溶液的濃度,平衡常數(shù)顯著減小.5溫度對(duì)磺基水揚(yáng)酸合鐵配合物溶液解離度的影響按表2配制溶液,用1cm比色皿,以1號(hào)試劑作參比液,在500nm處,在6℃、40℃時(shí)測(cè)量溶液的吸光度A,以A對(duì)xR作圖,確定n.并求K穩(wěn).計(jì)算結(jié)果表明,溫度升高,磺基水揚(yáng)酸合鐵(Ⅲ)配合物溶液的解離度增大,平衡常數(shù)顯著變小.15℃實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較,溫度降低配合物的解離度也增大,平衡常數(shù)減小.6摩爾吸光系數(shù)測(cè)定根據(jù)朗伯-比爾定律:A=εcd,計(jì)算表2(曲線B)、表3(曲線C)、表4(曲線D、E)中溶液的摩爾吸光系數(shù),以ε為縱坐標(biāo),配體摩爾分?jǐn)?shù)為橫坐標(biāo)作圖(圖8).圖8表明:1)比較曲線(E)和曲線(D)說明同種溶液溫度升高摩爾吸光系數(shù)增大.2)比較曲線(B)和曲線(C)說明溶液的濃度越大,摩爾吸光系數(shù)越小.3)四條曲線的最低點(diǎn)在xR等于0.5處,驗(yàn)證了其它條件不變時(shí),濃度越大,摩爾吸光系數(shù)越小的結(jié)論.摩爾吸光系數(shù)常用來衡量光度法靈敏度的高低,摩爾吸光系數(shù)越大,表明測(cè)定該物質(zhì)的靈敏度越高.升溫和降低溶液的濃度可提高測(cè)定結(jié)果的靈敏度,但溫度升高配合物的解離度加大,穩(wěn)定常數(shù)減小,且溫度不好控制恒定.降低溶液的濃度可提高測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度.7磺基水楊酸鐵配合物的穩(wěn)定性本實(shí)驗(yàn)沒有進(jìn)行儀器、酸效應(yīng)和配位效應(yīng)的校正.沒有控制離子強(qiáng)度.測(cè)定的只是條件穩(wěn)定常數(shù).而溶液吸光度曲線繪制的準(zhǔn)確性及Amax的確定對(duì)磺基水揚(yáng)酸配合物的解離度和平衡常數(shù)的計(jì)算有很