PH值法测定甘氨酸合镍配合物逐级稳定常数.doc

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1、PH值法测定甘氨酸合镍配合物逐级稳定常数摘要：测定配合物稳定常数的方法有十几种：PH值法，电动势法，分光光度法，极谱法，离子交换法，溶解度法等。本实验使用PH法来测定配合物的稳定常数。以镍为中心离子，甘氨酸为配体，通过测定配合物形成过程PH的变化来计算配体的平衡浓度，再用半n法和Rossetti图解法来计算配合物的稳定常数。并在实验过程中掌握PH法测定逐级稳定常数的基本原理和方法，熟悉溶液的配置标定及PH计的使用方法。关键词： PH法，甘氨酸合镍，逐级稳定常数引言 PH法是电位法的一种，他是根据当配体是弱酸或弱碱是，在形成配合物的过程中，溶液的PH值发生变化，从PH值的变化可以算出配体的平衡浓

2、度，从而可以算出配合物的稳定常数。 本实验中由于甘氨酸是二齿配体，它可通过O与N和Ni2+配位形成配位数为六的配合物，则体系有下列配位平衡：同时，体系中还存在着甘氨酸的解离平衡：Ka：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的H+浓度发生变化。因此，可以利用PH测量该体系中H+ 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,利用生成函数n来求，n定义为每个金属离子所配位的配体的平均数。由此式可知若已知n和L即可求得K1、K2、K3。由n和L计算稳定常数的方法很多，本实验采用半n法和Rossetti图解法。1. 半n法若体系中仅存在

3、以下一种平衡：由（6-1）式可知由n的定义得，n=0.5若体系中仅存在以下平衡：由（6-2）式可知lgK2=pL- 由n的定义得n=1.5同理当，n=2.5所以当求出n和l-后，以n为纵坐标，pl-为横坐标作图，图中n=0.5,1.5,2.5所对应的pl-即为lgK1、lgK2、lgK3。2. Rossetti图解法 若以累积稳定常数代替n式1、 2、 3中的K1、K2、K3，则 重排后得： 取n在0.2到0.8范围内的实验数据，以 作图得一条直线，直线截距为1，斜率为2，再以所得的1，代入（10）式，并用 除等式两边，重排得 取n=1.11.7范围内的实验数据， 以 作图得一直线，直线截距为

4、1，斜率为3，这样可求1、 2、 3得K1、K2、K3。 本实验中，n可通过甘氨酸的总浓度CL,甘氨酸的平衡常数浓度HL,甘氨酸根的浓度L-,以及Ni2+的总浓度得：由（4）式得：溶液中甘氨酸平衡浓度：将（7）式代入（6）式得： 其中CH+为外加HNO3浓度，H+为游离H+浓度，OH-为H2O离解出的H+浓度，因为PH计测的是H+的活度，所以要转化为浓度当离子强度u=0.10时平均活度系数（Z1,Z2分别为惰性电解质的正负离子电荷绝对值）由以上几式可得：另外，本实验还需测定甘氨酸的离解常数Ka，它是通过已知浓度的NaOH溶液滴定甘氨酸来求得，由于电离平衡：溶液中总的甘氨酸浓度为将上几式整理得：

5、2.实验部分2.1实验试剂与仪器主要实验试剂见表1试剂名称试剂级别生产厂家试剂性质硝酸钾KNO3 AR北京化工厂甘氨酸 BR北京奥博星生物技术有限公司生化试剂浓硝酸AR北京化工厂强氧化性，避光保存与棕色瓶中，易挥发氯化镍AR天津市化学试剂三厂绿色主要实验仪器 酸式碱式滴定管 PH酸度计2.2实验步骤2.2.1溶液的配置（1）称取5.05g KNO3 固体定容于250ml容量瓶中，使其浓度为0.2M（2）吸取0.67ml 浓HNO3,定容于100ml容量瓶中，使其浓度为0.1M,并用0.1M NaOH 溶液标定，而NaOH不纯不能用作基准物质，还需用0.1M的邻苯二甲酸氢钾标定（3） 称取0.7

6、5g甘氨酸于25ml容量瓶中，使其浓度为0.4M（4)称取0.95g含结晶水的氯化镍，定于100ml容量瓶中，使其浓度为0.04M （5)称取2gNaOH固体定容于100ml容量瓶中，使其浓度为0.5M,并用（2）中的HNO3标定(6)称取0.75g甘氨酸，移取20ml（5）中的NaOH溶液，得到0.4M 25ml甘氨酸钠溶液2.2.2溶液的标定（1） 称取1gNaOH固体溶解稀释至250ml容量瓶中（2） 在锥形瓶中加入0.4到0.6g邻苯二甲酸氢钾3份，分别加入40到50ml蒸馏水，完全溶解后，滴2到3滴酚酞，用NaOH标定。（3） 移取20ml 0.1M HNO3溶液3份于锥形瓶中，加入

7、酚酞2到3滴，用NaOH标液标定至微红色并半分钟不褪色。2.2.3测定甘氨酸离解常数 在400ml烧杯中，加入100ml 0.2M的KNO3溶液，90ml蒸馏水和10ml 0.4M的甘氨酸，在搅拌下用0.5M的NaOH溶液来滴定，每次加入0.5ml。每次加后，测定溶液的PH，一直滴到甘氨酸全部中和为止，即PH=10左右，记录加入的NaOH溶液的体积和相应的PH值2.2.4测定甘氨酸合镍配合物逐级稳定常数在400ml烧杯中注入100ml 0.2M硝酸钾溶液，10ml 0.1M硝酸溶液，65ml水，25ml 0.04M氯化镍溶液，在搅拌下，用0.4M甘氨酸钠溶液滴定，每次注入0.2ml,一直滴完1

8、0ml甘氨酸钠溶液为止，记录每次加入甘氨酸钠溶液的体积和相应的PH值2.2.5数据记录1.邻苯二甲酸氢钾滴定HNO3溶液邻苯二甲酸氢钾m/g消耗NaOH体积mlNaOHaq浓度M10.503125.650.096120.514026.350.095630.498625.250.0968得到NaOHaq的平均浓度为0.0962M2.用0.0962 M NaOHaq标定0.1M硝酸消耗NaOH体积mlHNO3的体积/mlHNO3浓度/M125.44250.0979225.65250.0987325.29250.0973得到HNO3溶液的平均浓度为0.0980M3.用0.0980M HNO3溶液标定

9、步骤（5）中的0.5M NaOH溶液NaOH的体积ml消耗HNO的体积/mlNaOHaq浓度M15.0025.580.504525.0025.600.501735.0025.640.5026得到NaOHaq的平均浓度为0.5029M4.实际称取的甘氨酸质量为0.7523g,求得甘氨酸溶液的浓度为0.4012M5.实际称取含结晶水的氯化镍的质量为0.9512g,求得氯化镍溶液的浓度为0.0401M6.甘氨酸在0.1M硝酸钾溶液中的离解常数注入NaOH溶液的体积mlPHLgH+H+10-10OH-10-5Cl10-2Na+10-3pka0.58.68-8.663021.72600.74341.99

10、501.25419.83921.09.06-9.03649.19561.75631.99002.50209.88211.59.22-9.19156.43362.51021.98513.74379.82882.09.39-9.35754.38993.67891.98014.97929.83562.59.51-9.47413.35664.81141.97536.20869.81793.09.64-9.60112.50586.44511.97047.43209.82493.59.74-9.69832.00308.06291.96568.64949.81024.09.85-9.80581.563810

11、.32781.96089.86089.80994.59.94-9.89351.277912.63821.955911.06629.7900求得pka的平均值为9.82657 甘氨酸合镍逐级稳定常数的计算（1）半n法因数据记录繁琐，故取下列数据注入甘氨酸钠溶液的体积mlPHH+MOH-MCl MKa/H+nL MpL-1.02.851.8210-38.8810-121.9910-38.1910-8-0.214225.0410-109.60132.03.633.0110-45.3510-113.9610-34.9410-7-0.11902.2510-98.64833.05.841.8610-68.

12、6810-95.9110-38.0110-50.22033.8710-76.41254.06.415.0110-73.2310-87.8410-32.9810-40.61981.4310-65.84445.06.811.9910-78.1110-89.7610-37.4910-41.01933.5810-65.44636.07.178.6910-81.8310-71.1610-21.7110-31.41838.1610-65.08827.07.593.3010-84.8910-71.3510-24.5110-31.81552.1410-54.67018.08.101.0210-81.5810-

13、61.5410-21.4610-22.20536.8910-54.16199.08.593.3010-94.8910-61.7210-24.5210-22.57462.1210-43.673510.08.991.3110-91.2310-50.0190.1132.90595.3110-43.2747以n为纵坐标，pL-为横坐标作图n=0.5，pL-=6.0757, lgK1=6.07n=1.5, pL-=4.9325, lgK2=4.93N=2.5, pL-=3.7894, lgK3=3.79(2) Rossetti图解法取n=0.20.8范围内的实验数据，根表数据做图输入甘氨酸的体积ml3.

14、03.23.43.63.84.04.24.4PH5.845.986.096.206.316.416.496.58n0.22030.30020.38010.46000.53990.61980.69970.7796L-10-73.875.336.878.8411.3814.3117.1921.13n/(1-n)L-1057.318.048.939.6410.3211.3913.5516.74（2-n)L-/(1-n)10-60.881.292.332.5203.615.197.4411.69以作图如下：由图得 截距1=7.0257 105 斜率2=8.4941010再取n=1.11.7范围内的实验

15、数据，输入甘氨酸的体积ml5.25.45.65.86.06.26.46.6PH6.876.957.037.107.177.267.357.43n1.09921.17901.25881.33861.41831.49791.57741.6568L-10-64.10514.93115.92336.95318.161910.032612.331914.8133n-(1-n)1L-/(2-n)L-210109.12589.01228.9829.35929.84999.934810.238511.3448（3-n)L-/(2-n)10-50.86621.09371.39141.74652.21933.00

16、134.15124.4565 以 作图如下：由图得 截距2=8.44361010 斜率3=5.4421014又因为累积稳定常数n=K1K2K3.Kn则K1=7.0257 105 、K2=1.2018105、K3=6.445103lgK1=5.86，lgK2=5.08，lgK3=3.813.3结果与讨论通过处理数据得两种方法得到的逐级稳定常数如下：半n法lgK1=6.07， lgK2=4.93 ，lgK3=3.79Rossetti图解法lgK1=5.86，lgK2=5.08，lgK3=3.81 经比较可知两种方法所得结果差别并不大，但半n法所取数据较概括，且取n时都假设体系中只存在一种平衡。而实际情况下的体系内反应较复杂，所以这种方法误差较大些。Rossetti图解法它取了两段n的数据，通过线性关系来减少实验过程中的误差，所以经比较Rossetti图解法更精确些。参考文献1. R.J.Angelici.Synthesis and Technique in Inorganic Chemistry ,19972. W.B.Guenther,J,Chem.Edu.1967,44,46