齐齐哈尔大学化工学院化学系专业实验无机化学实验报告甘氨酸.doc

齐　齐　哈　尔　大　学 实　验　报　告 题　　目：甘氨酸镍配合物的逐级稳定常数的测定 学　　院： 化学与化学工程学院 专业班级：＿＿＿化学091＿ ＿ 学生姓名：＿＿＿张淑贤＿ ＿＿ 同组者姓名：＿＿张玉玲＿＿＿＿＿ 成　　绩：＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 2012 年 11 月 10日 实验3 甘氨酸镍配合物的逐级稳定常数的测定 实验目的 掌握用pH法测定配合物的逐级稳定常数的基本原理。 掌握用pH法测定配合物的逐级稳定常数的计算方法。 实验原理 在测定配合物稳定常数所使用的各种方法中,电位法应用得最广泛,而所得数据也最精确。pH法是电位法的一种,它是根据当配位体是弱酸或弱减时,在形成配合物的形成过程中,溶液的pH值发生变化,从pH值的变化可以计算出配体的浓度,从而可计算配合物的稳定常数。由于pH法的设备简单,操作方便,因此得到了广泛的应用。 配合物随有各种几何构型,但在溶液中第一过渡系列金属离子M2+总是形成[M(H2O)5L]2+形式的八面体配合物,若在这水溶液中加入更强的配体L,则L将逐步取代水而形成一系列配合物：[M(H2O)5L]2+,[M(H2O)4L2]2+,……[ML6]2+。由于水溶液中水的浓度基本上是一常数，所以在反应平衡的化学方程式中和平衡常数的表示式中常将H2O消去而简写成： …… 式中：K1，K2，…，K6称为逐级稳定常数。配合物的温带常数有时用积累稳定常数β来表示。它与逐级稳定常数K的关系为： β1=K1, β2=K1.K2 … β6=K1.K2.K3…K6 必须指出，热力学平衡常数是平衡时各组分活度的函数，而计算复杂体系的活度系数是十分困难的。溶液中离子强度不同，其组分浓度即使相同，活度系数亦不同。因此，在实际研究中常固定溶液浓度，用平衡时各组分的浓度代替活度，这样得到的平衡常数称为浓度形成常数；由于离子强度不同，浓度形成常数也不同，所以有时有称条件形成常数。文献中列举的配合物稳定常数一般是指浓度形成常数。 本实验是测定甘氨酸合镍配合物的逐级稳定常数。由于甘氨酸（用HL表示）是二齿配体可通过O和N原子与Ni2+配位而形成配合物，则在体系中有以下的配位平衡： 此外，体系中还有甘氨酸的离解平衡： 式中：Ka为甘氨酸的离解常数。 由上述各式可知，由于Ni2+与HL形成配合物而使体系中H+浓度发生变化。因此，可以利用pH值测量该体系中H+离子浓度的变化来计算配合物的逐级稳定常数K1,K2,K3。 为计算K1,K2,K3，我们可利用生成函数来求得。生成函数定义为每个金属离子所配位的配体的平均数，在本实验的体系中： 由（5）式可知，若知道了和[L-]，就可以求得K1,K2,K3。 由n和[L-]来计算稳定常数的方法也较多，这里仅介绍本实验所用的两种方法。 半n法：若体系中仅存在以下的一种平衡： Ni2++L-→NiL+ 当[NiL+]=[Ni2+]时，由（1）式可得lgK1=-lg[L-]=p[L-]，这时根据的定义，=0.5 若体系中仅存在NiL++L-=NiL2这种平衡，当[NiL+]=[NiL2]时，由（2）式可得lgk2=p[L-]，这时=1.5。同样，可得到：当lgk3=p[L-]时，=2.5。 所以，只要求得和[L-]并以n为纵坐标、p[L-]为横坐标作图，图中=0.5,1.5,2.5所对应的p[L-]，即为 lgK1,lgK2,lgK3 Rossetti图解法：若以积累稳定常数β1，β2，β3代替（5）式中的K1,K2,K3,则： 重排（6）式得： 取在0.2—0.8范围内的实验数据，以对 作图得一直线。直线的截距为β1，斜率为β2。再以所得的截距β1代入（7）式，并用 除等式两边，重排得： 取在1.1—1.7范围内的实验数据，以 对 作图得一直线，直线的截距为β2，斜率为β3。这样由β1，β2，β3就可求的K1，K2，K3。 在本实验中n可以通过甘氨酸的总浓度CL、甘氨酸的平衡浓度[HL]、甘氨酸根的浓度[L-]以及Ni2+总浓度求得： 由（4）式得： [L-]=Ka[HL]/[H+] (10) 溶液中甘氨酸的平衡浓度[HL]为： [HL]=CH++[OH-]—[H+] (11) 式中：CH+为外加硝酸的浓度；[H+]为游离的H+离子浓度；[OH-]为