络合物组成和不稳定常数的测定-----等摩尔系列法

韩山师范学院化学系化学专业物化实验课实验报告班级 20011312 学号 23 姓名高旺珠 同组 陈红乳、吴和生 评分 实验日期: 2004 年 3 月 10 日 室温 21.7 气压 101.22*103Pa 教师 实验题目:络合物组成和不稳定常数的测定 -等摩尔系列法实验目的:1. 学会用等摩尔系列法测定络合物组成、不稳定常数的基本原理和实验方法。2. 计算络合反应的标准自由能变化。3. 熟练掌握测定溶液 pH 值和光密度的操作技术。实验原理：络合物 MAn 在水溶液中的络合与解离反应式为：M+nA MAn达到平衡时， 不稳 =MAn MAn式中， 不稳 为络合物不稳定常数， 、 和 n分别为络合平衡时金属离子、配位体和络合物的浓度、n 为络合物的配位数。在络合反应中，常伴有颜色的明显变化，因此研究这些络合物的吸收光谱可以测定它们的组成和不稳定常数。测定方法较多，本实验采用应用最广的等摩尔系列法测定u（）磺基水杨酸络合物的组成和不稳定常数。1、 络合物组成的测定在维持金属离子和配位体总浓度不变的条件下，取相同浓度的溶液和溶液配成一系列 M（ M A）不同的溶液，这一系列溶液称为等摩尔系列溶液，当所生成的络合物 n 的浓度最大时，络合物的配位数 n 可按下述简单关系直接由溶液的组成求得nC A M显然，通过测定某一随络合物含发生相应变化的物理量，例如光密度的变化，作出组成性质图，从曲线的极大点便可直接得到络合物的组成。络合物的浓度和光密度的关系符合朗伯比尔定律：lg 0acl利用分光光度计或光谱仪测定溶液光密度与浓度 c 的关系，即可求得络合物的组成，不同络合物的组成光密度图具有不同的形式。2、 不稳定常数的测定在络合物明显解离的情形下，用等摩尔系列法得到的曲线，并作切线交于点。设在点的光密度为 0，曲线 2 的极大的光密度为，则络合物的解离度为：解离部分总浓度（总浓度络合物浓度）总浓度（ 0） 0对于型络合物的 不稳 c 2（） ，故将该络合物浓度 c 及上面求出的 代入此式即可算出不稳定常数。当络合物解离度很小时，此法不易得到准备结果，此时，可在 M（ M M）曲线上找出光密度相等的两点，在对应两点的溶液中络合物浓度必定相等。设对应于两等光密度点的起始金属离子浓度和配位体浓度分别为 M 、 和 CA、 ，x 为络合物平衡时浓度则： 不稳 （ Mx） （ nx） nx（ x） （ nx） nx解上述方程可得 x，进而可求得 不稳 值。通常，络合物溶液的光密度与温度有关，不过u（）磺基水杨酸络合物溶液的光密度在 2030。 随温度变化很小，在实验误差范围之内。实验仪器：pHs3C 精密 pH 计（00308619） 724 型微机型可见分光光度计（00313134）吸量管、容量瓶、小烧杯、滴管主要试剂：0.1000molL CuSO 4、0.1000mol磺基水杨酸、 0.25molL H 2SO4、0.5mol H2SO4、 0.5molH 2SO4、 0.5molL NaOH、1molL NaOH H2SO4（pH4.5）操作步骤：1、 等摩尔系列溶液的配制于烧杯中配制下述溶液，各溶液的 M A 均为 0.038mol，并且 M（ M A）分别为 0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9及 1.0。用 NaOH 溶液及 H2SO4 溶液调整 pH 至 4.5（先用较粗溶液粗调，当接近 4.5 时，再用较稀溶液细调） 。酸度计应先用邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液校准。然后将被测溶液移入 50mL 容量瓶中。用少量 pH4.5 的硫酸冲洗电极及烧杯，冲洗液移入容量瓶中，最后用该硫酸溶液稀释至刻度。2、 等摩尔系列溶液光密度的测定连接好分光光度计的线路，取光路长度为 10mm 的比色皿，洗净后，第一支盛 pH4.5 的硫酸，其余依次盛放待测溶液（在盛入溶液前应用该溶液将比色皿洗三次） 。将波长调至 700nm，测定各溶液光密度。数据记录及处理:室温：21.7 气压：101.22×10 3Pa 硫酸铜溶液浓度 M：0.1000mol 磺基水杨酸溶液浓度 A：0.1000mol溶液的 pH4.5 波长：700nm 1、 络合物组成的确定：CM/(CM+CA) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0VM/mL 0 1.86 3.73 5.59 7.45 9.32 11.1813.04 14.90 16.77 18.63VA/mL 18.63 16.77 14.90 13.04 11.189.31 7.45 5.59 3.73 1.86 0在 D M( M A)图上，联结 M( M A)为和 1.0 时两点的直线，求得不同组成溶液中，由于金属离子和配位体吸收所产生的光密度 ，进而求得相应的各溶液的 （即） 。再以 对 ( )作图，由图确定 Cu()与磺基水杨酸在 pH4.5时所生成的络合物的组成。CM (CM+CA)0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0D1 0.013 0.126 0.238 0.319 0.403 0.442 0.432 0.420 0.374 0.240 0.252D2 0.009 0.130 0.226 0.321 0.397 0.425 0.433 0.417 0.375 0.251 0.264D3 0.007 0.125 0.225 0.322 0.394 0.436 0.438 0.407 0.368 0.240 0.254D 0.010 0.127 0.230 0.321 0.398 0.434 0.434 0.415 0.372 0.244 0.257D 0.010 0.035 0.059 0.084 0.109 0.134 0.158 0.183 0.208 0.232 0.257 0.000 0.092 0.171 0.237 0.289 0.300 0.276 0.232 0.164 0.012 0.000图 1D00.10.20.30.40.50 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1CM (CM+CA)DD图 2由图 2 可以看出当曲线极大点 0.3000，与之相应的 (C M+CA)0.5，可得 1,即该络合物的组成为型络合物。2、 络合物不稳定常数的计算在 ( )图上通过 ( )为 0 和 1.0 处分别作曲级的切线，两切线交于一点，从图上找到该点相应的光密度 0 以及曲线上极大点的光密度，由 0 和计算解离度 。( 0) 0(0.4800.300) 0.4800.375最后计算该络合物的不稳定常数络合物的浓度 c=(0.1000mol×7.45×10 -3L)50×10 -30.0149mol L所以，络合物的不稳定常数为 不稳 C 2(1)0.0149molL×(0.375) 2(10.375)3×10 -3因为 不稳 的文献值为 2×10-3所以，绝对误差3×10 -32×10 -3×10 -3相对误差×10 -3(2×10 -3)×100%50%3、 络合反应的标准自由能变化的计算利用 ln(1 不稳 )计算该络合物反应的标准自由能变化。 ln(1 不稳 )8.314×294×ln1(3×10 -3)14.2KJmol问题讨论:1、 怎么确定络合物的组成？答：在维持金属离子的和配位体总浓度不变的条件下，取相同浓度的浓度和溶液配成一系列 (C M+CA)不同的溶液，称为等摩尔系列溶液。当所生成的络合物 n 的浓度最大时，络合物的配位数 n 可按下述简单关系直接由溶液的组成来求得：nC AC M显然，通过测定某一随络合物含量发生相应的变化的物理量，例如光密度的变化，作出组成性质图，从曲线上的极大点便可以直接得到络合物的组成。