Wykonał: Jacek Teresko Szczecin 20.01.99r.
POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA
ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ
Laboratorium studenckie
Sprawozdanie z wykonania ćwiczenia nr 16:
„Wyznaczanie składu stechiometrycznego związków kompleksowych.”
APARATURA: - spektrofotometr „Spekol”
statyw z probówkami
dwie pipety wielowymiarowe 10 cm3
ODCZYNNIKI: - 0.05m CuSO4
0.05m roztwór 1,2 - diaminoetanu
WYKONANIE:
Teoria pola ligandów zakłada, że jon centralny - najczęściej kation - otoczony jest przez podstawniki tzw. ligandy, związane z nim wiązaniem koordynacyjnym. Przykładem związków kompleksowych mogą być połączenia miedzi. Zewnętrzną strukturę elektronową miedzi w stanie podstawowym można zapisać: 3d10 4s1, a jonu miedzi Cu2+: 3d9. Stosowana w ćwiczeniu etylenodiamina ma dwie grupy funkcyjne i tworzy z miedzią połączenia chelatowe, czyli takie, gdzie ligand zajmuje przy atomie centralnym dwa lub więcej miejsc.
Przy określaniu składu stechiometrycznego związków kompleksowych zakłada się, że z wyjściowych substancji M i L, przy różnych stosunkach molowych, powstaje kompleks MLn zgodnie z reakcją:
M + nL = MLn
Jedną z metod wyznaczania składu związków kompleksowych jest metoda zmian ciągłych Joba. W metodzie tej mierzy się ekstynkcję (lub inną wielkość fizykochemiczną) serii roztworów substancji M i L, w których całkowita suma stężeń obu składników jest stała, czyli cM + cL = cK, przy czym stosunek stężeń zmienia się:
gdzie: x - ułamek molowy składnika M.
Jeżeli w roztworze tworzy się tylko jeden kompleks, stosunek
jest liczbą całkowitą i wartość
dla różnych długości fali nie zmienia się. Im kompleks trwalszy, tym maksimum jest ostrzejsze.
Zgodnie z powyższym przygotowano w probówkach, według podanej tabeli, dziesięć roztworów CuSO4 i 1,2-diaminoetanu (DAE) o stałej objętości i zmiennych zawartościach obu składników. Dokonano pomiaru ekstynkcji wszystkich roztworów dla podanych długości fal. Wyniki pomiarów wpisano do tabeli i na ich podstawie sporządzono rodzinę krzywych z zależności:
dla każdej krzywej z osobna. Następnie należało znaleźć minimalną ekstynkcję dla roztworu CuSO4. Ekstynkcja ta jest równa 0, przy długości fali λ = 550nm (pomiarów dokonano w zakresie 550 ÷ 610nm). Nierówność
gdzie
to ekstynkcje roztworów przy długości fali 550nm.
Korzystając ze wzoru:
gdzie:
- ułamek molowy CuSO4 w roztworze
- minimalna ekstynkcja czystego roztworu CuSO4 przy λ=550nm
obliczono ekstynkcję kompleksu
.
Następnie obliczono wszystkie
kompleksów dla tej samej długości fali λ i wykreślono zależność:
z, której odczytano stężenie w postaci ułamka molowego
, któremu odpowiada maksymalna ekstynkcja. Ostatnie obliczenie polegało na znalezieniu tzw. liczby cząstek diaminoetanu, czyli liczby ligandów otaczających jon miedzi. Korzystano tutaj ze wzoru:
Na podstawie znalezionych danych o tym kompleksie należało ustalić wzór związku kompleksowego.
TABELA POMIAROWA
Lp. |
Objętość roztworu [ml] |
|
Ekstynkcja roztworu |
|||||||
|
|
|
Długość fali [nm] |
|||||||
|
CuSO4 |
DAE |
|
550 |
560 |
570 |
580 |
590 |
600 |
610 |
1. |
1 |
9 |
0,1 |
0,52 |
0,54 |
0,51 |
0,50 |
0,47 |
0,42 |
0,38 |
2. |
2 |
8 |
0,2 |
0,75 |
0,77 |
0,55 |
0,70 |
0,66 |
0,61 |
0,53 |
3. |
3 |
7 |
0,3 |
1,40 |
1,45 |
1,30 |
1,10 |
0,96 |
0,88 |
0,77 |
4. |
4 |
6 |
0,4 |
0,71 |
0,80 |
0,82 |
0,83 |
0,87 |
0,79 |
0,83 |
5. |
5 |
5 |
0,5 |
0,38 |
0,49 |
0,56 |
0,64 |
0,72 |
0,79 |
0,82 |
6. |
6 |
4 |
0,6 |
0,26 |
0,39 |
0,43 |
0,50 |
0,58 |
0,67 |
0,75 |
7. |
7 |
3 |
0,7 |
0,16 |
0,26 |
0,32 |
0,39 |
0,45 |
0,52 |
0,56 |
8. |
8 |
2 |
0,8 |
0,085 |
0,16 |
0,20 |
0,25 |
0,30 |
0,35 |
0,38 |
9. |
9 |
1 |
0,9 |
0,025 |
0,09 |
0,11 |
0,14 |
0,16 |
0,19 |
0,22 |
10. |
10 |
0 |
1,0 |
0,00 |
0,015 |
0,02 |
0,02 |
0,035 |
0,05 |
0,07 |
3