摩尔号

磺基水杨酸合铁III配合

物的组成及稳定常数的

测定

集团文件版本号:(M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-

《工程化学实验》备课笔记

磺基水杨酸合铁（III）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。

实验原理

COOK匚

0H------

磺基水杨酸（弋/,简式为H

3

R）的一级电离常数

K：°=3X10^与FefT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，F/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:

［瓊HO）沪+]•+2H*+2H

2O

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（OH）s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中心离子和

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（中心离子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，在这一系列的溶液中，有一些溶液中金属离

子是过量的，而另一些溶液中配体是过量的；在这两部分溶液中，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:

等摩尔系列法

_配体摩尔分数

“-中心离子摩尔数

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，其值氏。由于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，其值为D?,因此配离子的离解度a可表示为:

a=（Di-DJ/D：

再根据1:1组成配合物的关系式即可导出稳定常数或

B-

P_c(MR)_l_a

梅一ctM)c(R)—7^

式中是c相应于A点的金属离子浓度（这里的是KJ没有

考虑溶液中的Fe3+离子的

配体摩尔分数二

配体摩尔数

「总摩尔数

中心离子摩尔分数=

中心离子摩尔数_

总摩尔数

平衡浓度M+R=MRcaca

c・ca

水解平衡和磺基水杨酸电离平衡的表现稳定常数)O

试剂和仪器

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)、HC1O

;

(•L'1):将4.4mL70%HC10

4

溶液加入

50mL水中,稀释到5000mLo

2)、磺基水杨酸(1・L-1)：根据磺基水杨酸的结晶

水情况计算其用量(分子式C6^(OH)(COOH)SO

3

H,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・L-1HC10N容液中配制成lOOOmLo

盐:(NH4)Fe(S0.,)

2

(l-L_1,lOOOmL):将

4.8220g分析纯(NH.,)Fe(S0

;

)

2

・12H：0(分子量为482.2)晶体溶于

・L-1HC10,溶液中配制成lOOOmLo

实验步骤

1.溶液的配制

⑴配制l・I?Fe"溶液

用移液管吸取(NH4)Fe(S04)2(l・L_l)溶

液，注入lOOmL容量瓶中，用

HC10,(0.01mol-L-1)溶液稀释至该度,摇匀，备用。

(2)配制0.0010mol・I?)磺基水杨酸(H3R)溶液用移液管量取

10.00mLH3R(l・L-l)

溶液,注入lOOmL容量瓶中，用HC104(・L-1)溶液稀释至

刻度，摇匀，备用。

2.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，分别注入己编号的

lOOmL容量瓶中，用・L'：HClO./mL定容到100mL。

(2)用波长扫描方式对其中的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

编

号

摩尔

比

•1/

FeVmL

•I?磺基

水杨酸/mL

•L-1

HCWmL

00010

用・L_1

HC10,/mL定容

到lOOmL

10.11.00

9.00

2

0.22.008.00

30.33.007.00

40.44.00

6.00

50.55.005.00

60.66.004.00

70.77.003.00

80.88.002.00

90.99..00

1.00

101100

数据记录及处理

（1）实验数据记录

摩尔比：Fe/

(Fe+acid)

00.10.2

0.30.40.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

A（吸光

度）

（2）用等摩尔变化法确定配合物组成：根据表中的数据，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n。按（3）计算配合物的稳定常数。

（3）磺基水杨酸合铁（III）配合物的组成及其稳定常数的求得从图中

找出D：和D：,计算a和稳定常数。

芒c（MR）_l-a

^_cCK-f）c（R）_7a/

其中C为配合物初始浓度：本实验条件下，配合物配合比为1:1,即摩尔

比为0.5。此时配合物初始浓度为：

C=0.001X5/100（母液浓度为0.001,5mL混合后，变为

lOOmL,）

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

(2)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之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

(4)本实验为什么用HC104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？