磺基水杨酸合铁配合物的组成及稳定常数的测定
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磺基水杨酸合铁配合物的组成及稳定常数的测定
一、实验目的
1．了解分光光度法测定配合物组成及稳定常数的方法及原理；
2．学会分光光度计的使用；
3．掌握等摩尔系列法测定配合物的组成及稳定常数。
二、实验原理
磺基水杨酸( ，简式为H3R) 可与Fe3+ 形成稳定的配合物，配合物的组成随溶液pH值的不同而不同。
在pH = 2～3、4～9、9～11时，磺基水杨酸与Fe3+ 分别形成三种不同颜色、不同组成的配合物。
本实验测定pH = 2～3时所形成的红褐色磺基水杨酸合铁(Ⅲ) 配合物的组成及稳定常数。
实验中通过加入一定量的HClO4溶液来控制溶液的pH值。
所测溶液中磺基水杨酸为无色，Fe3+ 溶液的浓度很小，也可认为无色，只有磺基水杨酸合铁(Ⅲ) 配合物有色。
由朗伯–比耳定律A = εbc可知，当波长λ、溶液的温度T 及比色皿的厚度b均一定时，溶液的吸光度A只与有色配合物的浓度c成正比。
通过对溶液吸光度的测定，可以求出配合物的组成。
用分光光度法测定配合物的组成，通常有等摩尔系列法、摩尔比法、平衡移动法等，每种方法都有一定的适用范围。
本实验采用等摩尔系列法测定配位化合物的组成及稳定常数。
配制一系列含有中心离子M与配体L的溶液，M与L的总物质的量相等，但各自的物质的量分数连续变化，在一定波长下测系列溶液的吸光度。
以吸光度A为纵坐标，物质的量分数为横坐标，作图，利用所作曲线计算出配离子中金属离子与配体的物质的量之比，由此求得配合物的组成及稳定常数。
图1吸光度–配体物质的量分数图
具体操作时，取用物质的量浓度相同的金属离子溶液和配体溶液，按照不同的体积比(即物质的量之比) 配成一系列溶液，测定其吸光度值。
以吸光度值 A 为纵坐标，
体积分数(，即物质的量分数。
式中：V M为金属离子溶液的体积，V L为配体溶液的体积) 为横坐标作图，得到吸光度–配体物质的量分数图(如图1所示)，将曲线两边的直线部分延长相交于B点，B点对应的吸光度值A1 最大。
由B点对应的物质的量分数值，可计算配离子中金属离子与配体的物质的量之比，即可求得配合物ML n中配体的数目n。
如图1中，B点最大吸收处对应的物质的量分数值为0.5，则：
即：金属离子与配体物质的量之比为1:1。
一般认为，最大吸光度值B点处的M和L全部配合。
但由于配离子有一部分解离，其实际浓度要稍低一些，实验测得的最大吸光度值在E点，其吸光度为A2，则配离子的解离度为：α=A1−A2。
配离子的稳定常数K稳可由下列平衡导出：
A1
ML n M + n L (电荷省去)
起始浓度c0 0
平衡浓度c–cαcαncα
K稳=
式中c 为B点或E点所对应的金属离子的浓度，α为解离度。
三、实验仪器及试剂
容量瓶(100 mL)、吸量管(10 mL)、烧杯(50 mL)、分光光度计
0.0100 mol⋅L–1NH4Fe(SO4)2溶液、0.0100 mol⋅L–1磺基水杨酸溶液、0.01 mol⋅L–1 HClO4溶液
四、实验内容
1．配制0.0010 mol⋅L–1 NH4Fe(SO4)2和磺基水杨酸溶液
1)准确移取10.00 mL 0.0100 mol⋅L–1 NH4Fe(SO4)2溶液于100 mL容量瓶中，
用0.01 mol⋅L–1 HClO4溶液稀释至刻度线，摇匀。
2)准确移取10.00 mL 0.0100 mol⋅L–1磺基水杨酸溶液于100 mL容量瓶中，
用0.01 mol⋅L–1 HClO4溶液稀释至刻度线，摇匀。
2．配制系列溶液
1)11个洁净干燥的小烧杯编号后均加入10.00 mL 0.01 mol⋅L–1 HClO4溶液。
2)依次向1~11号小烧杯中分别加10.00 mL、9.00 mL、8.00 mL、7.00 mL、
6.00 mL、5.00 mL、4.00 mL、3.00 mL、2.00 mL、1.00 mL、0.00 mL 0.0010
mol⋅L–1 NH4Fe(SO4)2溶液。
3)依次向1~11号小烧杯中分别加0.00 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL、
4.00 mL、
5.00 mL、
6.00 mL、
7.00 mL、
8.00 mL、
9.00 mL、10.00 mL 0.0010
mol L–1磺基水杨酸溶液，搅匀。
3．测定系列溶液的吸光度
1)选取系列溶液中除1号、11号外任意一个溶液，测其在不同波长下的吸光
度，根据测得的数据绘制吸收曲线(以波长为横坐标，吸光度为纵坐标)，
找出最大吸光度值对应的波长。
2)在最大吸光度值对应的波长下，测定系列溶液的吸光度，以吸光度对磺基
水杨酸的物质的量分数作图，找出最大吸收峰及其对应的磺基水杨酸的物
质的量分数，求出配合物的组成及稳定常数。
五、思考题
1．实验中为什么要对酸度进行严格控制？本实验是如何控制的？
2．在测定吸光度时，如果溶液的编号搞错，对实验结果有何影响？
3．用等摩尔系列法测定配合物组成时，为何溶液中金属离子与配体的物质的量之比正好与配合物组成相同时，溶液的吸光度值最大？
4．绘制吸光度-–磺基水杨酸的物质的量分数图时，横坐标物质的量分数是否可用体积分数代替？说明理由。
