物化实验分光光度法测定络合物的稳定常数实验报告

分光光度法测定络合物的稳定常数目的要求一、 掌握用分光光度法测定络合物组成及稳定常数的基本原理和方法;二、 学会使用72型分光光度计。II.基本原理溶液中金属离子M和配位体L形成络合物MLn，其反应式为M+L<—小虬。当达到络合平衡时，该络合物的稳定常数为：式中：K为络合物稳定常数；CM为络合平衡时金属离子的浓度（严格应为活度）;CL为络合平衡时的配位体浓度；CMLn为络合平衡时的络合物浓度；n为络合物的配位数。络合物稳定常数不仅反映了它在溶液中的热力学稳定性，而且对络合物的实际应用，特别是在分析化学方法中具有重要的参考价值。显然，如能通过实验测得公式（1）中右边各项浓度及n值，则就能算得K值。本实验采用分光光度来测定上列这些参数。1.分光光度法的实验原理：让可见光中各种波长单色光分别、依次透过有机物或无机物的溶液，其中某些波长的光即被吸收，使得透过的光形成吸收谱带。如图1所示，这种吸收谱带对于结构不同的物质具有不同的特性，因而就可以对不同产物进行鉴定分析。根据比尔定律，一定波长的入射光I0与透射光强I之间的关系：I=I0e-kcd （2）式中：k为吸收系数，对于一定溶质、溶剂及一定波长的入射光k为常数，c为溶液浓度，d为盛样溶液的液槽的透光厚度。I hi—=奴:d由(2)式可得： J (3)I0/I称为透射比，令D=2.303lg(I0/I),则得 D=kcd (4)从公式可看出：在固定液槽厚度d和入射光波长的条件下，光密度D与溶液浓度c成正比，选择入射光的波长，使它对物质既有一定的灵敏度，又使溶液中其它物质的吸收干扰为最小。作光密度D对被测物质c的关系曲线，测定未知浓度物质的吸光度，即能从D〜c关系上求得相应的浓度值，这是光度法的定量分析的基础。0.500.450.400.350.300.250200.500.450.400.350.300.25020图1吸收谱带等摩尔数连续递变法测定络合物的组成通常在络合反应中常伴有颜色的明显变化，根据这一特点可用分光光度法测定其组成及K稳例如Fe3+与钛铁试剂［C6H2(OH)2(SO3Na)2］在不同pH的溶液中形成不同配位数的络合物，测定该络合物的组成可用浓比递变法，这种方法的要点是先配置一系列总摩尔数不变，但体系中两个组分的摩尔分数比值依次改变的溶液，为了方便常用相同浓度的金属离子M溶液与配位体L溶液，在保持总体积不变的条件下，按不同体积比配置一系列溶液，因而这些混合溶液中Fe3+与钛铁试剂总浓度不变，当混合溶液中二者的分子比(即体积比)相当于络合物组成时，溶液中络合物浓度最高，溶液的颜色也最深，因此用分光光度计测出各份溶液的吸光度D,利用D对各溶液的体积比作图，则从曲线的最高点所对应的体积比即可求出络合物的组成。如图所示：若以Xv表示D最大时所对应的L溶液的体积分数，即v L——匕+VM则M液的体积分数为1-Xv。故配位数（5）v图3光密度-溶液组成图稀释法测定络合物的稳定常数设a，b分别表示M和L的起始浓度，x表示平衡时络合物的浓度，则K稳(a-x)(b-nx)n配制总浓度为m1和m2两组溶液，分别测其吸光度。然后在同一坐标纸上作D-Xv图，便得出I与II出两条曲线，如图所示。从图上选一适当的D值，做横轴的平行线AB交两曲线于M、N两点。M与N点所对应的金属离子与配位体浓度分别为a1.b「a2、b2，由于两点的D相同，表示在两组溶液中，各络合物浓度值x应相同，故稳(a-x)(b-nx)n (a-x)(b-nx)n1 1 2 2将已知n，a1，b1及a2，b2分别带入上式，即求出x，进一步即可算出K稳本实验是以吸光度的大小来表示络合物浓度的，因此络合物在实验所用浓度范围内必须遵从比尔定律。皿仪器试剂72型分光光度计pH计0.005M钛铁试剂（1,2-二羟基苯-3,5-二磺酸钠）溶液0.005M硫酸高铁铵溶液pH=4.6的醋酸-醋酸铵缓冲液W.实验步骤一、 按1升溶液含有100g醋酸铵及100mL冰醋酸方法配制醋酸一醋酸铵缓冲溶液100mL。二、 按下表制备11个待测溶液样品，然后依次将各种样品加水稀释至100mLTOC\o"1-5"\h\z溶液编号 1234 5 6 7 8 9 10 11Fe+3溶液 0123 4 5 6 7 8 9 10钛铁试剂 10 987 6 5 4 3 2 1 0缓冲溶液 25 15 1510 10 10 10 10 10 10 10三、 将0.005M的硫酸高铁铵溶液及0.005M钛铁试剂溶液分别稀释至0.0025M。然后按上表配制第二组待测溶液。四、 测上述溶液的pH值（只选取其中任一样品即可）。因为硫酸高铁铵与钛铁试剂生成的络合物组成将随pH改变而改变，故所测络合物溶液需维持pH=4.6五、 MLn溶液分光光度曲线—Xmax的选择。按照[Fe（Ti）2]-组成配制溶液如下：取0.005M硫酸高铁铵溶液3.3mL,0.005M钛铁试剂溶液6.7mL，加入缓冲溶液25mL，然后稀释至100mL（维持pH=4.6），测定该溶液的吸收曲线，找出吸收曲线的最大吸收峰所对应的波长Xmax数值。再取第一组溶液中1号和11号溶液测定Xmax下的光密度数值D，若D值等于零，则Xmax即为所求。六、 测定第一组及第二组溶液在波长Xmax下的吸光度数值。在72型分光光度计的配套附件——微电计上分别标有透光率和光密度的刻度，前者系指(1/10)X100，后者指lg(I0/I),I0为透过空白溶液时光强度，而I为透过测定溶液时的光强度。若仪器在透光率刻度上的零点在0，而I0为100，则可直接由标尺读得透光率和光密度值。但若零点不为0，或I0不为100，此时因对仪器进行调整。将光路闸门放在黑点外，将微电计电源开关旋到“开”处，用“0”位调节器调节至所需波长，将空白溶液正对光路，调光量调节器，使微电计上光点准线对准透光率为100的位置。将盛有待测液的液槽推入光路，从微电计上读出其透光率。每次测量前后，都要用空白溶液进行调整。数据记录及处理1.作二组溶液的光密度D对溶液组成的D-XV曲线；2.按上述方法进行校正，求出二组溶液中络合物的校正吸光度数值(AD=D—D0)；作第一组溶液校正后的光密度(AD)对溶液组成的图(即AD-xv)；找出曲线最大值下相应于xv/(1—xV)=n的数值，由此即可得到络合物组成MLn；将第一、第二两组溶液校正后的光密度(AD)数值对溶液组成作图于同一坐标系；从上图读出二组溶液中任一相同吸光度下二点所对应的溶液组成(即a1、a2、b1、b2值)，根据K莓 ^ = ^ 求出x数值。稳(a-x