《工程化学实验》备课笔记
磺基水杨酸合铁（川）配合物的组成及稳定常数的测定
实验目的
1 •掌握用比色法测定配合物的组成和配离子的稳定常数的原理和方法。
2 •进一步学习分光光度计的使用及有关实验数据的处理方法。
e -3
HaR ）的一级电离常数 Ki =3X10与
实验原理
F 胃可以形成稳定的配合物，
因溶液的pH 不同，形在配合物的组成也不同
磺基水杨酸溶液是无色的，的浓度很稀时也可以认为是无色的，
它们在pH
值为2-3时，生成紫红色的螯合物（有一个配位体），反应可表示如下:
pH 值为4~9时，生成红色螯合物（有2个配位体）；pH 值为9-11.5时，生成黄色螯合 物
（有3个配位体）；pH >12时，有色螯合物，被破坏而生成Fe （0H ）3沉淀。
测定配合物的组成常用光度计，其前提条件是溶液中的屮心离子和配位体都为 无色，只有它们所形成的配合物有色。
本实验是在
pH 值为2-3的条件下，用光度
法测定上述配合物的组成和稳定常数的，°如前所述，测定的前提条件是基本满足的； 实验中用高氯酸（HC104）来控制溶液的pH 值和作空白溶液（其优点主要是CIO 「不易与金属离 子配合）。
由朗伯一比尔定律可知，所测溶液的吸光度在液层厚度一定时，只与配离子的浓度 成正比。
通过对溶液吸光度的测定，可以求出该配离子的组成。
下面介绍一种常用的测定方法：
等摩尔系列法：即用一定波长的单色光，测定一系列变化组分的溶液的吸光度
（屮心离子M 和配体R 的总摩尔数保持不变，而M 和R 的摩尔分数连续变化）。
显 然，在这一 系列的溶液屮，有一些溶液中金属离子是过量的，而另一些溶液屮配体是过量的；在这两部分溶 液屮，配离子的浓度都不可能达到最大值；只有当溶液离子与配体的摩尔数之比与配离子的组成 一致时；配离子的浓度才能最大。
由于中心离子和配体基本无色，只有配离子有色，所以配离子 的浓度越大，溶液颜色越深，其吸光度也就越大，若以吸光度对配体的摩尔分数作图，则从图上 最大吸收峰处可以求得配合物的组成n 值，如图所示，根据最大吸收处：
[F A H 3O)C ]3+
+
]•
磺基水杨酸（ ，简式
0 0・i 0. 2 0. 3 0.4 0. 5 0.6 0. 7 0. 8 0. $ 1
中心亦手尔分敖■ 肌3 +
等摩尔系列法
_配体摩尔分数 〃一中心离子摩尔数一
由此可知该配合物的组成(MR )o
最大吸光度A 点可被认为M 和R 全部形成配合物时的吸光度，其值D ：c 配离子有一部分离 解，其浓度再稍小些，所以实验测得的最大吸光度在 B 点，
为D2,因此配离子的离解度a 可表示为：
a = (D1-D2) /D i
再根据1 : 1组成配合物的关系式即可导出稳定常数
K 稳。
或3。
平衡浓度 M + R 一 MR c ct c n c~c n
Pc (MR.) 1 -口 * c (M) c (R) ca z
式屮是C 相应于A 点的金属离子浓度(这里的是《稳。
没有考虑溶液中的
离子的
水解平衡和磺基水杨酸电离平衡的表现稳定常数 )。
试剂和仪器
配陳摩尔分数M
配体摩尔数 总摩尔数
中心离子摩尔分数二
中心离子摩尔数一卄
总摩尔数
D 吸光度
1仪器:
UV2600型紫外可见分光光度计， 烧杯(lOOmL, 3只)，容量瓶(lOOmL , 9只),
移液管(10mL , 2只)，洗耳球，玻璃棒，擦镜纸
2.试剂
以下试剂由教师准备
酸：1)、HC10 4(0. OlmolL -1):将 4. 4mL70%HCI0 4 溶液加入 50mL 水屮，稀释到 5000mLo
2)、磺基水杨酸(0. OlOOmol L-1):根据磺基水杨酸的结晶水情况计算其用 量(分子 式C6H3 ( OH ) ( COOH ) SOsH,无结晶水的磺基水杨酸分子量为218. 2),将准确 称量的
分析纯磺基水杨酸溶于 0. Olmol L-1HCI0 4
溶液屮配制成lOOOmLo
盐：(NH 4)Fe (S01) 2 (0. OlOOmol L _1, lOOOmL):将 4. 8220g 分析纯(NH 』Fe (S0i) 2 12H 20
(分 子量为482. 2)晶体溶于0. Olmol L-1HCI0 4溶液中配制成lOOOmLo 实验步骤
1. 1 _______
HC10 4(0.01 mol L 〉溶液稀释至该度，摇匀，备用。
(2)配制0. 0010 mol 1?)磺基水杨酸(H3R)溶液用移液管量取10. 00mLH3R(0. OlOOmol L~l) 溶液，
注入100mL 容量瓶中，用HCI04 (0. Olmol - L-1)溶液稀释至刻度，摇匀，
系列配离子(或配合物)溶液吸光度的测定
(1) 用移液管按表的体积数量取各溶液，分别注入已编号的 0. Olmol L HC10 4/mL 定容到 lOOmLo
(2) 用波长扫描方式对其屮的5号溶液进行扫描，得到吸收曲线，确定最大吸收波
长。
(3) 选取上面步骤所确定的扫描波长，在该波长下，分别测定各待测溶液的吸光度, 并记录已稳
定的读数。
表数据记录和处理
Fe3+
溶液的配制
(1)配制0. OOlOmol I? 溶液
用移液管吸取10. 00mL(NH4)Fe(SO4)2(0. OlOOmol - L-1)溶液，注入lOOmL 容量 瓶中,
备用。
2. lOOmL 容量瓶屮,
由于 其值
数据记录及处理 ⑴实验数据记录
按(3)计算配合物的稳定常数。
(3 )磺基水杨酸合铁(川)配合物的组成及其稳定常数的求得
其屮C 为配合物初始浓度：本实验条件下，配合物配合比为 此时配合物初始浓度为:
00.001 X 5/100 (母液浓度为0.001 , 5 mL 混合后,
思考题
(1)本实验测定配合物的组成及稳定常数的原理如何
？
⑵用等摩尔系列法测定配合物组成时，为什么说溶液中金属离子的摩尔数与配位体的摩尔数Z 比正好与配离子组成相同时，配离子的浓度为最大
？
(3)
在测定吸光度时，如果温度变化较大，对测得的 稳定常数有何影响 ？
⑷本实验为什么用HCI04溶液作空白溶液？为什么选用500nm 波长的光源来测定溶液的吸光
度？
(5)使用分光光度计要注意哪些操作？
(2 )用等摩尔变化法确定配合物组成：根据农屮的数据，作吸光度
A 对摩尔比 (Fe/acid )的关系图。
将两侧的直线部分延长，交于一点，由交点确定配位数 no
从图屮找出D 和D2,计算a 和稳定常数。
c (MR)\ h 檢二 =
y c (M) c (R) 1:1,即摩尔比为0.5。
变为 100mL,)。