紫外-可见分光光度法测定某有色配合物的络合比及其稳定常数解析
05紫外可见分光光度法
π∗ n π
c
O
Байду номын сангаас
165nm ③α,β−不饱和醛酮 π 红移：220-260nm 成为K带。 R 带蓝移：310－330nm 。 特征：K带吸收强度高，R带强度低
c c
紫外紫外-可见分光光度法
（4）芳香烃及杂环化合物 ）
苯（苯环上三个共扼双键的 π → π*跃迁特征吸收带；） E1带180∼184nm； ε=47000 E2带200∼204 nm ε=7000 B带230-270 nm
紫外紫外-可见分光光度法
跃迁：所需能量较小 较小，吸收波长处 3）π→π＊跃迁 较小 于远紫外区的近紫外端或近紫外区，εmax一 般在104L·mol－1·cm－1以上，属于强吸收 强吸收。 强吸收
4）n→π* ：跃迁一般在近紫外区（200 ~ 400 nm），吸光强度较小。 nm
紫外紫外-可见分光光度法
[Fe3+CNS-]2+
电子给予体
电子接受体
许多无机络合物能产生电荷转移光谱。 此类最大特点是莫尔吸收系数大 此类最大特点是莫尔吸收系数大 Fe2+与1,10-邻二氮菲配合物的紫外吸收 光谱属于此。
紫外紫外-可见分光光度法
配位场跃迁：d-d和f-f跃迁两种 配位场跃迁
原理：原本简并的5个d或7个f轨道在配位体按一定的几何 原理 方向配位在金属离子周围时，分裂为几组能量不等的d或f轨 道。 在配体的作用下过渡金属离子的d轨道和镧系、锕
共轭降低了跃迁所需能量，吸收峰向长波移动，强度较大。
紫外紫外-可见分光光度法
R Y
（3）羰基化合物共轭烯烃中的 π → π*
C O
π∗ K π π∗ π∗ n π∗ π π
分析化学第九章 紫外—可见分光光度法
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例9-2 某有色溶液，当用1cm比色皿时，其透 光度为T，若改用2cm比色皿，则透光度应为多 少？ 解: 由A=-lgT=abc可得 T=10-abc 当b1=1cm时，T1=10-ac=T 当b2=2cm时，T2=10-2ac=T2
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桑德尔（San-dell）灵敏度S: 当仪器所能测出最小吸光度 A=0.001时，单位截面积光程内所检测出来的吸光物质的最 低量，单位是ug· -2。S和的关系推导如下： cm A=0.001=cb ，故 0.001 cb
17
例 9-3 用 氯 磺 酚 法 测 定 铌 ， 50mL 溶 液 中 含 铌 50.0μg，用2.0cm比色皿测得吸光度为0.701，求 桑德尔灵敏度。
解: 已知A=0.701，b=2.0cm，M(Nb)=92.9g· -1 mol
C
50.0 10 6 g 50.0 10 3 L 92.9 g mol 1
23
单色器(monochromator) ：其作用是将光源辐 射的复合光分解成按波长顺序排列的单色光。包 括狭缝和色散元件及准直镜三部分。色散元件用 棱镜或光栅制成。玻璃棱镜的色散波段一般在 360~700nm，主要用于可见分光光度计中。石英棱 镜的色散波段一般在200~1000nm，可用于紫外— 可见分光光度计中。光栅其特点是工作波段范围 宽，适用性强，对各种波长色散率几乎一致。
黄色光而呈蓝色；高锰酸钾溶液因吸白光中的绿色光而
呈紫色。因此，物质呈现的颜色和吸收的光颜色之间是
互补关系。
7
光的互补性与物质的颜色 如果把两种适当颜色
的光按一定的强度比例
混合也可以得白光，这 两种光就叫互补色光。 如果吸收光在可见区, 吸收光的颜色与透过光 的颜色为互补关系,物质 呈现透过光的颜色。 如果吸收光在紫外区， 则物质不呈现颜色
紫外-可见分光光度法测定某有色配合物的络合比及其稳定常数解析
3.通过阅读教材及查阅相关资料，探讨如何采用紫外-可见分光光度法测定某有色配合物的络合比及其稳定常数？如何测定某染料的离解常数？请各举一例说明！解.1.配合物组分及其稳定性常数的测定分光光度法是测定配合物组成及稳定常数常用及有效的方法之一。
主要有摩尔比法、等摩尔连续变化法等.1. 摩尔比法(也称为饱和法)它是根据金属离子M与配位体R显色过程中被饱和的原则来测定配合物组成及稳定常数的方法。
设配合反应为:M + nR = MR n若M与R均不干扰MR n的吸收，且其分析浓度分别为C M，C R。
那么固定金属离子M的浓度，改变配位体R的浓度，可得到一系列C R/ C M 值不同的溶液。
在适宜波长下测定各溶液的吸光度，然后以吸光度A 对C R/C M作图（图1）。
当加入的配位体R还没有使M定量转化为MR n 时，曲线处于直线阶段；当加入的配位体R已使M定量转化为MR n并稍有了过量时，曲线便出现转折；加入的R继续过量，曲线便成水平直线。
转折点所对应的摩尔比数便是配合物的组成比。
若配合物较稳定，则转折点明显；反之则不明显，这时可用外推法求得两直线的交点。
图1 摩尔比法此法简便，适合于离解度小、组成比高的配合物组成的测定。
若形成的配合物稳定，可得到两条相交于转折点的直线，若稳定性较差，则得图1的曲线。
由于配合物的离解，使吸光度减小A＇至A，A＇减小的程度取决于配合物的稳定性。
稳定常数表示为:设配合物不离解时在转折点处的浓度为C，配合物的离解度为α，则达到平衡时则式中。
在转折点处可求得n，吸光度A由实验测得，A＇由外推法求得，则2. 等摩尔连续变化法（又称Job法）设配合反应为：M + nR = MR n设C M与C R分别为溶液中M与R物质的量浓度(原始浓度)，配置一系列溶液，保持C M＋C R=C(C值恒定)。
改变C M与C R的相对比值，在MR n 的吸收波长下测定各溶液的吸光度A。
当A值达到最大时，即MR n浓度最大，该溶液中C M/C R比值即为配合物的组成比。
紫外可见分光光度法解析课件
吸光度: 为透光度倒数的对数，用A表示，即 A=lg1/T=lgI0/It
二、朗伯-比尔定律 当一束平行单色光通过含有吸光物质的
稀溶液时，溶液的吸光度与吸光物质浓度、 液层厚度乘积成正比，即
A= E cl 式中比例常数E为吸光系数，与吸光物质 的本性，入射光波长及温度等因素有关。c为 吸光物质浓度，l为透光液层厚度。
2. 使用 仪器自检结束后（7个自检项目均出现
OK字样），按[MAIN MENU]键（主 菜单），屏幕显示如下5个功能项： 1. Phtometry（定量运算）；2. Wavelength Scan（波长扫描模式）；3. Time Scan （时间曲线扫描）；4. System（系统校 正）；5. Data display（光度直接测量 模式）。根据需要测量的实验项目按相
朗伯-比尔定律是紫外-可见分光光度法的理 论基础。
A lg 1 lg I0 ECL TI
式中，A为吸光度，T为透光率，I0、I分别为入射光
和透过光的强度；E为吸光系数，当c用物质的量浓 度表示，L用厘米表示，用ε代替E，称为摩尔吸光 系数，单位为（L·mol-1·cm-1）；当c用百分浓度 （g/100mL），L用厘米表示时，用E1cm1%表示E，称 为比吸光系数。它们的关系如下：
4.4 如果仪器不能初始化，关机重启。
4.5 如果吸收值异常，依次检查：波长设 置是否正确（重新调整波长，并重新调 零）、测量时是否调零（如被误操作，重 新调零）、比色皿是否用错（测定紫外波 段时，要用石英比色皿）、样品准备是否 有误（如有误，重新准备样品）。
2 标准对比法
即将待测溶液与某一标样溶液，在相同 的条件下，测定各自的吸光度，建立朗伯比尔定律，解方程求出未知样浓度与含量。
分光光度法测定络合物的稳定常数实验报告
分光光度法测定络合物的稳定常数一、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： n LM MLn C C C K ⋅= （4-1） 式中：K 为稳定常数；C M 为络合平衡时金属离子的浓度； C L 为络合平衡时配位体浓度； C MLn 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X V 为A max 时所取L 溶液的体积分数，即：ML L V V V V X += （4-2） VV X X n -=1 （4-3） 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I 0和透射光强I 之间有下列关系：)ex p(0kcd I I -= （4-4）即 kcd II =0ln 令 kcd II A ==0lg 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；I 0/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V L /V M 为7/3的溶液测其最大吸收峰，找出络合物ML n 有最大吸收，而M 和L 几乎不吸收的波长数值。
紫外可见分光光度计参数分析方法
紫外可见分光光度计参数解读——————————————光学系统————————————————一）检测器部分光学系统：通常是指光学系统的结构形式，目前，国际国内光度计行业常采用的机构为自准式和CT式两种结构，通常有单光束和双光束两种；二）光源系统：1. 仪器波长范围指光度计所能进行测试的波长最大值和最小值之差；2. 仪器波长准确度仪器显示波长与真实波长的接近程度，即仪器设定波长与实际波长的差值。
每台光度计都要在很多个波长点检查波长准确度；3. 仪器波长重复性波长重复性是仪器返回原波长的能力。
它体现了波长驱动机械和整个仪器的稳定性；4. 仪器光谱带宽(灵敏度，分辨力)指一个尖峰光谱带通过单色器出狭缝时，在检测器上所检测到的能量半宽度，用波长单位nm表示，从另一个角度理解这一概念会更通俗易懂：首先，单色器出狭缝不仅仅代表着狭缝的物理尺寸或几何尺寸，他还代表着光学意义，这就是光谱带宽，我们知道，来自单色器的光线不全是单一波长的光，而是一个狭窄的按波长大小顺序排列的光谱带，这一光谱带包含波长的多少，用光谱带宽来表示。
光谱带宽直接反应的是从单色器出来的光的单色性的好坏程度。
该指标与仪器的分辨力和灵敏度很相似，但又有所不同，他们从不同的侧面反应光度计性能的好坏。
分辨力是指仪器分辨两相邻波长大小的能力，假如，在相邻两波长处给仪器的输入端两个脉冲输入，在仪器的检测器上检测到的模拟信号，若信号的最小值低于最大值的80%，根据罗雷(Rayleigh)判据，就认为这两个波长是可分辨的。
实际测量时通常是用苯蒸气来测量和间峰谷)。
灵敏度是指在做低浓度测量时，当浓度改变一个单位时在检测器上所引起信号的变化量，它受校正曲线(标准曲线浓度为横轴，吸光度为纵轴)和仪器本身精密度的限制。
两种测量方法精密度相同时，校正曲线斜率越大越灵敏，而斜率相等时，精密度越高灵敏度越好。
需要指出的是，为了得到准确的测试结果，仪器的光谱带宽(Spectral Bandwith简称SBW)和分析样品的自然带宽(Natural Bandwidth 简称NBW)之比应小于, 这样可以得到% 以上的测量准确度。
分光光度法测定络合物的组成及稳定常数
分光光度法测定络合物的组成及稳定常数分光光度法测定络合物的组成及稳定常数（综合型）实验目的1、掌握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、计算络合反应的标准自由能变化。
3、学会使用分光光度计。
实验原理溶液中金属离子和配位体形成络合物。
其反应式为：，当达到平衡时，其络合稳定常数为：……… （1-1）式中：为络合物的稳定常数，、、分别为络合平衡时络合物、金属离子和配位体的浓度（严格的说（1-1）式中各浓度值应以活度来代替），为络合物的配位数。
显然，如果通过实验能测得（1-1）式中右边各项的浓度及值，则就能算得值。
本实验采用分光光度法来测定这些参数。
1.分光光度法的实验原理让可见光中各种波长的单色光分别地、依次透过溶液，其中某些波长的光即被吸收，使得透过的光形成了吸收谱带（或称吸收曲线），因而可以对不同的物质进行鉴定分析，这是定性分析的基础。
根据朗伯—比耳定律，入射光强与投射光强之间有如下关系： ……… （1-2） ……… （1-3） 式中：D 称为光密度（或吸光度）；为吸光系数，对于一定溶质，溶剂及一定波长的入射光为常数；c 为溶液的浓度；为比色皿（液层）厚度；称透光率。
从（1-3）式看出，在固定液层厚度和入射光波长的条件下，光密度与溶液浓度成正比。
选择入射光波长，使它对被测物质即具有一定的灵敏度，又使溶液中其它物质的干扰为最小，做被测物质的标准工作曲线，然后测定被测溶液的光密度，根据光密度的大小即可在标准工作曲线上求得相应的浓度值，这是定量分析的基础。
2.络合物组成的测定本实验采用等摩尔连续变化法测定络合物的组成，其原理如下：在保持总摩尔数不变的情况下，依次改变体系中两组分摩尔分数的比值，配制一系列摩尔分数不同的溶液，测量这一系列溶液的光密度值。
做光密度-摩尔分数x 曲线如图5-2所示，从曲线上光密度的极大之所对应的摩尔分数值，即可求出值。
M L MLn MLn nL M =+nL M MLn K ]][[][=K ][MLn ][M ][L n n K 0I I klc e I I-=0D klc II ==0lnk k l 0I Il D C D -D D max D n为了配溶液时方便，通常取相同摩尔浓度的溶液和溶液，在维持总体积不变的条件下，按不同的体积比配成一系列混合物溶液。
分光光度法测定络合物的络合比文档
分光光度法测定络合物的络合比一、实验目的：1、掌握分光光度法测定配合物配合比的原理及方法。
2、进一步熟练分光光度计的使用。
二、实验原理：在一定条件下，假设金属离子M和络合剂L发生显色反应：M＋n L＝M L n（略去离子电荷）可应用光度法测定络合比n，常用方法的方法有摩尔比法和等摩尔连续变化法。
本实验主要应用摩尔比法测定。
该方法是固定金属离子的浓度c M，改变络合剂的浓度c L，配制一系列c L／c M不同的显色溶液。
在络合物的λmax处，采用相同的比色皿测量各溶液的吸光度，并以A－c L／c M作图，由曲线的转折点可以求出络合物的络合比n。
（具体原理参见分析化学理论教材p296页）。
An c L／c M此方法适用于解离度小，络合比高的络合物组成的测定。
三、仪器与试剂1、仪器：72型(或721型)分光光度计，50mL容量瓶（或比色管），移液管1mL2支、吸量管5mL2支，250mL烧杯2、试剂：(1) HCl 6 mol.L－1，100 mL(2) 铁标准溶液10－3mol.L－1（0.5 mol.L－1HCl）：准确称取0.4822g NH4Fe(SO4).12H2O于250mL烧杯中，加入80 mL6 mol.L－1 HCl和少量的水，溶解后定量转移到1L容量瓶中，稀释到刻度，摇匀。
(3) 邻二氮菲（Mr＝180.2，熔点93℃），10－3mol.L－1水溶液：准确称取0.1802g，溶于1L 水。
(4) 盐酸羟胺：10%水溶液（新鲜配制）(5) NaAc 1 mol.L－1（200 mL）［注］也可用Fe3+与SSA（磺基水杨酸）在pH＜2.4条件下生成紫色配合物，在最大波长500nm处测定。
所用试剂：高氯酸（10-2 mol.L－1）; 铁标准溶液10－2mol.L－1:用2mL高氯酸溶解。
SSA：磺基水杨酸0.2542g于100mL水中定容。
四、实验步骤1、摩尔比法测定络合比的溶液配制按下表，由上至下加入试剂，在50mL容量瓶中（或比色管）配制显色溶液。
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3.通过阅读教材及查阅相关资料，探讨如何采用紫外-可见分光光度法测定某有色配合物的络合比及其稳定常数？如何测定某染料的离解常数？请各举一例说明！
解.1.配合物组分及其稳定性常数的测定
分光光度法是测定配合物组成及稳定常数常用及有效的方法之一。
主要有摩尔比法、等摩尔连续变化法等.
1. 摩尔比法(也称为饱和法)
它是根据金属离子M与配位体R显色过程中被饱和的原则来测定配合物组成及稳定常数的方法。
设配合反应为:
M + nR = MR n
若M与R均不干扰MR n的吸收，且其分析浓度分别为C M，C R。
那么固定金属离子M的浓度，改变配位体R的浓度，可得到一系列C R/ C M 值不同的溶液。
在适宜波长下测定各溶液的吸光度，然后以吸光度A 对C R/C M作图（图1）。
当加入的配位体R还没有使M定量转化为MR n 时，曲线处于直线阶段；当加入的配位体R已使M定量转化为MR n并稍有了过量时，曲线便出现转折；加入的R继续过量，曲线便成水平直线。
转折点所对应的摩尔比数便是配合物的组成比。
若配合物较稳定，则转折点明显；反之则不明显，这时可用外推法求得两直线的交点。
图1 摩尔比法
此法简便，适合于离解度小、组成比高的配合物组成的测定。
若形成的配合物稳定，可得到两条相交于转折点的直线，若稳定性较差，则得图1的曲线。
由于配合物的离解，使吸光度减小A＇至A，A＇减小的程度取决于配合物的稳定性。
稳定常数表示为:
设配合物不离解时在转折点处的浓度为C，配合物的离解度为α，则达到平衡时
则
式中。
在转折点处可求得n，吸光度A由实验测得，A＇由外推法求得，则
2. 等摩尔连续变化法（又称Job法）
设配合反应为：
M + nR = MR n
设C M与C R分别为溶液中M与R物质的量浓度(原始浓度)，配置一系列溶液，保持C M＋C R=C(C值恒定)。
改变C M与C R的相对比值，在MR n 的吸收波长下测定各溶液的吸光度A。
当A值达到最大时，即MR n浓度最大，该溶液中C M/C R比值即为配合物的组成比。
如以吸光度A为纵坐标，C M/C比值为横坐标作图，即绘出连续变化法曲线(图2)。
由
两曲线外推的交点所对应的C M/C值即可计算配合物的组成M与R之比(n值)。
图2. 连续变化法
该法适用于溶液中只形成一种离解度小的、配合比低的配合物组成的测定。
若以[M]、[R]和[MR n]分别表示金属离子、配位体和配合物平衡时的浓度，f为金属离子在总浓度中所占的分数，f=C M/C，则
实例:邻菲啰啉分光光度法测定微量铁和配合物的稳定常数
邻菲啰啉（又称邻二氮杂菲）是测定微量铁的一种较好的试剂。
Fe 与邻菲啰啉生成稳定的橙红色配合物，在pH值在2～9的条件下，2
反应式如下：
该配合物的lg 21.3K =稳，摩尔吸收系数51011000ε=，离解度小，组成比较高，可用摩尔比法。
在显色前，首先用盐酸羟胺把3Fe +还原成2Fe +
，其反应式如下：
.32+2224Fe 2NH OH==4Fe H O+4H N O +++++ 显色时溶液的酸度过高（pH<2），反应进行较慢；酸度太低，则2Fe +
离子水解，影响显色。
故要控制PH 在2-9，可用醋酸-醋酸钠缓冲溶液（pH=4.6）来调节。
取一定体积的铁标准溶液，加入缓冲溶液，再加入不同体积的邻菲啰啉，定容后测其吸光度，做A ～R M /c c 曲线，用外推法求得两直线的交点，即可知道配合物的络合比。
在A ～R M /c c 曲线的直线部分，取几点计算，相应的配合物稳定常数i K 和它们的平均值K 。
2.酸碱离解常数的测定
光度法是测定分析化学中应用的指示剂或显色剂离解常数的常用方法，因为它们大多数是有机弱酸或弱碱。
以一元弱酸HL 为例，在溶液中有下列的离解平衡
其离解常数
可见只要在某一确定的pH值下，知道的比值，就可算出K a。
HL 与L－是共轭酸碱对，它们的平衡浓度之和等于弱酸HL的分析浓度C，即[HL]+[L]=C。
只要两者对光的吸收都遵循吸收定律，就可以通过测
定溶液的吸光值(两者吸光度之和)求得比值。
作法是：配置n个浓度均相同为C而pH值不同的HL溶液，其中一个高酸度，一个高碱度，在某一确定的波长下（一般选择酸型或碱型的最大吸收波长），用1.0cm的吸收池测量各溶液的吸光度A，并用酸度计测量各溶液的pH值。
各溶液的吸光度为
在高酸度介质中，可认为，其吸光度为定值，记为A HL，。
在高碱度介质中，可认为，其吸光度为定值，记为A L，。
将上面的关系式联合、整理后，得到
对于一系列（如n个）C相同而pH值不同的HL溶液，测出A HL，及其余的各个A后，就可以算出各个K a值，然后求平均值。
也可以用作图法求K a值，把上式变为
算出各pH所对应的值，作～pH图，得一直线，直线在pH轴上的截距即为p K a。
实例：甲基红离解平衡常数的测定
甲基红（对一二甲氨基一邻一胺基偶氯苯）,是一种弱酸型的染料指示剂，具有酸（HMR）和碱（MR）两种形式。
其分子式为：
它在溶液中部分电离，在碱性浴液中呈黄色，酸性溶液中呈红色。
它在酸性溶液中它以两种离子形式存在：
对一化学反应平衡体系，
A 总
520 = K ’HMR 520[HMR] + K ’MR-520[MR -]
A 总
430 = K ’HMR 430[HMR] + K ’MR-430[MR -]
整理后化简得：
[MR -] / [HMR] = (A 总
430K ’HMR 520- A 总
520 K ’HMR 430 )/( A 总
520 K ’MR-430 - A 总
430 K ’MR-520)
甲基红在水中电离平衡，其离解平衡常数：
由于HMR 和MR 两者在可见光谱范围内具有强的吸收峰，溶液离子强度的变化对它的酸离解平衡常数没有显著的影响，而且在简单CH3COOH —CH3COONa 缓冲体系中就很容易使颜色在pH ＝4~6范围内改变，因此比值[MR]／［HMR ］可用分光光度法测定而求得。
对一化学反应平衡体系，分光光度计测得的光密度包括各物质的贡献，因为式Ｄ＝lgI 0／I ＝acl 中，当c 单位为mol ／L,l 的单位为cm 时，a 为摩尔吸光系数。
由此可推知甲基红溶液中总的光密度为：
D A ＝a A,HMR [HMR]l ＋a A,MR －[MR －]l
D B ＝a B,HMR [HMR]l ＋a B,MR －[MR －]l
D A 、D B 分别为在HMR 和MR －的最大吸收波长处所测得的总的光密度。
a A,HMR 、a A,MR －和a B,HMR 、a B,MR －分别为在波长λA 和λB 下的摩尔吸光系数。
各物质的摩尔吸光系数值可由作图法求得。
例如，首先配制pH ≈2的具有各种浓度的甲基红酸性溶液，将在波长λA 分别测定各溶液的光密度对浓度作图，得到一条通过原点的直线。
由直线斜率][][lg HMR MR pH pK --=][]][[HMR MR H k -+=
可求得a A,HMR值，其余摩尔吸光系数求法类同，从而求出[MR－]与[HMR]的相对量。
再测得溶液pH值，最后按pK＝pH－lg[MR－]／[HMR]即可求出pK值。