Politechnika Łódzka filia

w Bielsku - Białej

Gr. IV

SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA NR 4

TEMAT:

KOMPLEKSY CHELATOWE ŻELAZA (II) i (III).

Wykonali :

Krzysztof Puziak

Tomasz Gabor

Spektroskopia zajmuje się oddziaływaniem promieniowania elektromagnetycznego z materią.

Promieniowanie elektromagnetyczne można opisać dwojako: jako falę i jako strumień fotonów.

Fala elektromagnetyczna - to rozchodząca się w przestrzeni i w czasie spójna zmiana pola elektrycznego i magnetycznego.

Fali takiej można przypisać długość λ i częstość ν. Obie te wielkości są ze sobą związane zależnością

Zamiast długości fal można posługiwać się jej odwrotnością nazywaną liczbą falową.

Przejściu między dwoma stanami elektronowymi cząsteczki może towarzyszyć absorpcja lub emisja fotonów o różnej energii.

Przejście elektronu może nastąpić z dowolnego poziomu oscylacyjno-rotacyjnego niższego energetycznie stanu elektronowego na dowolny poziom oscylacyjno-rotacyjny wyższego energetycznie stanu elektronowego

Prawa absorpcji:

Absorbancja promieniowania przechodzącego przez ośrodek jednorodny jest zależna od rodzaju roztworu i proporcjonalna do jego stężenia (c) oraz grubości warstwy absorbującej tego roztworu (b).

I_t=I₀*e^-abc

A=abc=lgI₀/I_t

Proces fotochemiczny składa się z trzech części:

-absorpcji promieniowania - wzbudzenia elektronowego cząsteczek

-procesów pierwotnych - w których uczestniczą bezpośrednio cząsteczki wzbudzone elektronowo

wtórnych procesów termicznych - w których uczestniczą nietrwałe produkty procesów pierwotnych.

Procesy pierwotne podzielić możemy na:

Fotofizyczne:

zmianie ulegają tylko stany energetyczne i własności fzyczne wzbudzonych elektronów.

Należą tutaj: fluorescencja, bezpromieniste wewnątrzcząsteczkowe i międzycząst. przeniesienie energii, bezprom. przejście w stan trypletowy.

Warunkiem zainicjowania reakcji fotochemicznej jest absorpcja promieniowania przez substrat lub sensybilizator.

Warunek ten może być spełniony tylko wtedy gdy związek ten absorbuje promieniowanie emitowane przez źródło światła i przepuszczone prze ścianki naczynia reakcyjnego.

Najczęściej stosowane źródła światła to:

- Promieniowanie słoneczne obejmujące zakres długości fali od podczerwieni do nadfioletu.

Lampa wolframowa (podczerwone i widzialne)

Lampa rtęciowa (promieniowanie o widmie liniowym)

Lampa ksenonowa (emituje widmo ciągłe)

1. Otrzymywanie szczawianu żelaza (II):

Szczawian żelaza (II) - FeC₂O ₄ otrzymuje się w wyniku reakcji soli Mohra FeSO₄ (NH₄)₂SO₄*6H₂O (szczawian VI) żelaza (III) i amonu) z kwasem szczawiowym - H₂C₂O₄ (kwas dikarboksylowy):

FeSO₄ + H₂C₂O₄ → FeC₂O₄ ↓ + H₂SO₄

Szczawian żelaza to żółty proszek trudno rozpuszczalny w wodzie.

2. Otrzymywanie tris(szczawiano)żelazianu (III) potasu:

W celu otrzymania tris(szczawiano)żelazianu (III) potasu utleniamy FeC2O4 za pomocą silnego środka utleniającego - H2O2 w środowisku kwasu szczawiowego:

4FeC₂O4 + 4H2O2 + 3K2C2O4 + H2C2O4 → 2K3[Fe(C2O4)3] + 5H2O + Fe2O3↓ + 4CO2

Tris(szczawiano)żelazian (III) potasu jest barwy zielonej i dobrze rozpuszczalny w wodzie.

3. Wydajność syntezy K3[Fe(C2O4)3]

M(FeSO4*(NH4)2SO4*6H2O)=392,16 g/mol

M(FeC2O4) =143,8 g/mol

M(K3[Fe(C2O4)3] =436,8 g/mol

Na 392,16 g/mol soli Mohra - 143,8 g/mol FeC2O4

10 g - x g

x=3,669 g FeC2O4

z drugiego etapu otrzymujemy:

Na 4*143,8 g FeC2O4 - 2*436,8 g K3[Fe(C2O4)3] g

3,66 g - x g

x=6,57 g K3[Fe(C2O4)3]

WYDAJNOŚĆ:

W= ilość otrzym. Prakt./ ilość oblicz. stechiom. *100%

W= 4,63 / 6,57 * 100%

W= 70,5%

4. Sporządzenie światłoczułej kliszy:

Wodne roztwory tris(szczawiano)żelazianu (III) potasu poddane działaniu intensywnego padania światła rozkładają się z wydzieleniem gazowego CO2↑.

Główne etapy to:

-redukcja Fe3+ do Fe 2+

• - utlenienie C2O4 2- do CO2

Red: 2H+ + 2e + 2K3[Fe+3(C2O4)3] → 2K2[Fe+2(C2O4)2] + K2C2O4 + 2CO2

Utl: 2K3[Fe+3(C2O4)3] → 2C+4O2 ↑ + 2K2[Fe(C2O4)2] + K2C2O4 + 2H+ + 2e

2K3[Fe(C2O4)3] → 2K2[Fe(C2O4)2] + K2C2O4 + 2CO2

5. Wywołanie naświetlonej kliszy:

W naświetlonym związku K₂[Fe(C2O4)2] występują już jony Fe 2+ , które wywołujemy (utrwalamy) z pomocą heksacyjanożelazianu (III) potasu

Fe 2+ +K3[Fe+3(CN)6] → KFe+2[Fe+3(CN)6] + 2K+

Niebieski r-r

Błękit Turnbulla

6.Obliczanie stężenia żelaza (II) w naświetlonym roztworze:

Korzystając z prawa Lamberta-Beera i wiedząc, że molowy współczynnik absorpcji dla kompleksu Fe(II) z o-fenantroliną(przy λ=510nm) wynosi 11,1*103 1/M*cm:

A-absorbancja roztworu przy danej długości fali

l- grubość warstwy roztworu(grubość kuwety-0,8 cm)

Z wykresu f(A) wynika , że przy długości fali 510 nm absorbancja wynosi A1=0,87 , A2=0,66

Stężenie jonów żelaza wynosi: