分光光度法测定络合物的稳定常数实验报告

一、实验目的：

1、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； 2、学会使用721（722）型分光光度计。 二、实验原理

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 + nL === MLn

当达到络合平衡时，其络合稳定常数为：

KCMLn （4-1） nCMCL式中：K为稳定常数；CM为络合平衡时金属离子的浓度； CL为络合平衡时配位体浓度； CMLn为络合平衡时络合物的浓度；n为络合物的配位数。

在维持金属离子及配位体总摩尔数不变的条件下，改变金属离子和配位体摩尔分数的比值，并测定不同摩尔分数比值时的某一物理化学参量，在本实验中测定吸光度A，作摩尔分数～吸光度曲线，如图4-1所示。

图4-1 摩尔分数与吸光度图 图4-2 吸光度与溶液组成图

从曲线上吸光度的最大值所对应的摩尔分数值可求出n值。为了配制溶液的方便，通常取相同摩尔浓度的金属离子M溶液和配位体L溶液，维持总体积不变，按不同体积比配制一系列混合溶液，则它们的体积比亦为摩尔比，若XV为A max时所取L溶液的体积分数，即：

XVVL （4-2）

VLVM

nXV （4-3） 1XV络合物在可见光某个波长区域有强烈吸收，而金属离子和配位体几乎不被吸收，那么就可以用分光光度法测定其组成和稳定常数，本实验就是用的这种方法。

根据比耳定律，入射光I0和透射光强I之间有下列关系：

II0exp(kcd) （4-4）

即 lnI0kcd I令 AlgI0kcd I式中：A为吸光度；k为吸收系数，对于一定溶剂、溶质及一定波长的入射光k为常数；

d为溶液层厚度；c为样品浓度；I0/I为透射比。

在维持总体积不变的条件下，配制一系列体积比不同的溶液，用VL/VM为7/3的溶液测其最大吸收峰，找出络合物MLn有最大吸收，而M和L几乎不吸收的波长数值。固定该波长，测定一系列溶液的A，作A～x曲线，求出n。

络合物组成确定后，可根据下述方法确定络合物的稳定常数K：

设开始时金属离子M和配位体L的体积摩尔浓度分别为a和b，而达到平衡时络合物的浓度为x，则：

Kx(ax)(bnx)n （4-5）

溶液的吸光度正比于络合物浓度，若在金属离子和配位体总浓度不相同的条件下，在同一坐标上分别作吸光度对两个不同总摩尔数的溶液组成曲线，在这两条线上找出光密度相同的点（见图12-2），则此二点上对应的溶液的络合物浓度应相同。设对应于二条曲线的起始金属离子M、配位体L的浓度分别为a1、b1与a2、b2。则

Kxx(a1x)(b1nx)n(a2x)(b2nx)n

解上述方程可得x，然后即可计算K。 三、仪器和药品：

仪器和材料：721（722）型分光光度计一台；50mL容瓶11只；10mL移液管

一支；5mL吸管2支；洗耳球一只。

药品：0.005M硫酸高铁铵溶液及铁钛试剂（1,2二羟基苯—3,5二磺酸钠）溶液；

0.0025M硫酸高铁铵溶液及铁钛试剂溶液；pH=4.6的醋酸—醋酸铵缓

冲溶液。 四、实验内容：

1．将0.005moL/L的硫酸高铁铵和0.005moL/L的铁钛试剂溶液按下表配制待测试液样品，依次将各样品稀释至50mL。

2．将0.0025moL/L的硫酸高铁铵及0.0025moL/L的铁钛试剂溶液依下表配制第二组待测样品。

3．λmax的选择用4号溶液，不断改变λ，测A，Amax所对应的λ为λmax，再测1号和11号溶液在该波长下的A，若几乎为零，则该波长即为所要选择的λmax

4．测定第一组和第二组样品在波长λmax下的吸光度值，每次测量前都要用空白溶液进行调整。

溶液编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Fe3+溶液 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 的mL数 铁钛试剂溶 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0 液的mL数 缓冲溶液 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 的mL数 五、数据记录与处理： 1、最大波长的选择

λ 550 560 570 580 590 600 610 620 A 0.159 0.166 0.172 0.176 0.178 0.180 0.179 0.178

可知：λ=600nm，吸光度A值最大，故本实验选取λ=600nm

2、第一组11种溶液在λ=600nm的吸光度如下： 编1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 号 A 0.005 0.105 0.175 0.180 0.242 0.214 0.169 0.134 0.0 0.050 0.008

由上图可知，5号溶液对应的吸光度最大，由公式4-1，4-2，可得： XV=0.6 n≈2

2、第一组11种溶液在λ=600nm的吸光度如下： 编1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 号 A 0.002 0.050 0.085 0.90 0.125 0.110 0.082 0.068 0.049 0.025 0.003

由上图，可求得：a=4×0.005=0.02，b=1×0.005=0.005

a/=3×0.0025=0.0075, b/=2×0.0025=0.0050

将a、a/、b、b/、n代入公式并解方程求得x：

Kxxn(a1x)(b1nx)(a2x)(b2nx)n

解方程求得x：x=0.0020

从而求得K=1.3×105