无机实验报告

2009级无机化学研究性实验制备不同铜的配合物并对其吸收光谱进行分析武汉大学化学与分子科学学院化学基地1班摘要：制备四种铜的配合物并测其吸收光谱。比较不同配体下晶体场分裂能的不同。关键词：铜配合物吸收光谱晶体场分裂能引言：在Cu配合物中，由于配体场的影响使中心离子原来简并的d轨道发生分裂。配体的对称性不同，d轨道的分裂形式和分裂轨道间的能级差也不同。两个不同能级d轨道之间的能量差，称为分裂能∆。八面体场中原来能量相等的d轨道分裂为两组，一组为能量较高的eg轨道，另一组是能量较低的t2g，轨道。这些轨道没有全部被电子充满时，电子就可以在两者间进行跃迁，这种跃迁产生的光谱就称为配体场光谱或称d—d跃迁光谱。由于t2g与eg，之间跃迁能量较低，相当于可见光的波长，所以过渡金属的配合物常具有颜色。∆值的大小受许多因素影响，如中心离子的电荷、周期数、d电子数和配体性质等。本实验将探究对于同一中心离子和相同构型的配合物，∆值的受配体性质的影响。实验部分1.1实验试剂CuSO4·5H2O浓NH3·H2O乙二胺EDTA乙醇1.2实验仪器烧杯玻璃棒布氏漏斗抽滤瓶电子天平电热炉分光光度器1.3实验目的通过测定若干铜配合物的吸收光谱，计算晶体场分裂能值∆，加深对配体场理论的理解。通过实验进一步掌握光谱化学序列及其应用。1.4实验原理配合物的合成方法很多，有简单的加合反应、取代反应、氧化还原反应、固态配合物的热分解等。大多数配合物可以用取代反应来制备。过渡金属离子五个简并d轨道在配体场的影响下，它们要分裂为不问的能级组。在八面体场中原来能量相等的d轨道分裂为两组，一组为能量较高的6g轨道(二重简并)，另一组是能量较低的Zz，轨道(三五简并)。这些轨道没有全部被电子充满时，电子就可以在两者间进行跃迁，这种跃迁产生的光谱就称为配体场光谱或称d—d跃迁光谱。由于t2g与eg，之间跃迁能量较低，相当于可见光的波长，所以过渡金属的配合物都具有颜色。吸收光谱图的横坐标常用波长(A)或波数(ν)表示，纵坐标欣吸光度A、摩尔吸光系数ε或它的对数lgε表示。1.5实验步骤（一）制备1.[Cu（NH3）4]SO4取5.00g五水硫酸铜与烧杯中，加20mL水溶解。于通风橱中逐滴滴加浓氨水至产生的蓝色沉淀恰好溶解。在所得深蓝色溶液中加入10mL乙醇。静置。一周后减压过滤，乙醇洗涤3次。得深蓝色晶体，蒸气浴干燥，称重3.13g。产率：68.6%2.[Cu(en)2(H2O)2]SO4[1]取5.04g五水硫酸铜于烧杯中，加20mL水溶解。量取2.7mL乙二胺，加入到硫酸铜溶液中，并剧烈搅拌（此过程在60摄氏度水浴中进行）。在所得溶液中加入10mL乙醇。一周后减压过滤，乙醇洗涤3次。得紫色晶体，蒸气浴干燥，称重4.63g。产率：72.7%3.Na2[Cu(EDTA)]称取3.76克EDTA溶于50m1水中，加热溶解，用稀硫酸调节PH；4到5，然后加2.53g五水硫酸铜，稍加热加入10ml乙醇，静置一周后减压过滤，乙醇洗涤3次。得天蓝色晶体，称重2.06g，产率：51.1%（二）吸收光谱的测定[2]分别取以上四种溶液于lcm比色皿中，以蒸馏水为参比溶液，用VIS-7220分光光度计在400~860nm可见光区域内每隔20nm测定一次溶液的吸光度，记下数据，制成表格。并将其绘制成吸光光谱，计算不同配体的晶体场分裂能∆，此值可以从吸收光谱图中最大波长的吸收峰位置求得，∆o=1∕λmax×107(cm-1)，并对数据进行分析。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）]图1四种铜配合物的吸收光谱图1.6结果与讨论由图可得下表：配合物配位元素最大吸收波长(nm)晶体场分裂能(cm-1)[Cu（NH3）4]SO4N62016129[Cu(en)2(H2O)2]SO4NO55018181[Cu(H2O)6]SO4O80012500Na2[Cu(EDTA)]NO74013513最大吸收峰与文献值有一定误差，可能原因是样品不纯。由表可以看出晶体场分列能的大小与配体元素有关。1.7结论晶体场分裂能的大小与配体的不同有关。中心原子相同，但配位原子不同，其晶体场分列能也不同，强场配体会导致晶体场分列能增大。致谢:感谢215所有老师，感谢蔡老师。参考文献：[1]硫酸二乙二胺合铜(Ⅱ)的热化学性质，复旦学报（自然科学版），1999，第六期：636-638.[2]武汉大学.分析化学上册.北京：高等教育出版社，2006.312-337.TheLigandFieldSpectraofCopper(II)ComplexesAbstract:Makefourkindsofcomplexesofcopper.Comparethedif