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实验报告
题目:甘氨酸合镍配合物的逐级稳定常数的测定
学院:
专业班级:_
学生姓名:
同组者姓名:__
2013年10月26日
【实验目的】
1、掌握用pH法测定配合物逐级稳定常数的基本原理
2、掌握用pH法测定配合物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使用的各种方法中,点位法应用得最为广泛,而且所用数据也最精确,pH法是电位法的一种,它是根据当配体是弱酸或弱碱时,在形成配合物的过程中,溶液的pH发生变化,从pH的变化可以算出配体的平衡浓度,从而计算出配合物的稳定常数,由于pH法德设备简便,操作方便,因此得到了广泛的应用。
本实验溶液中Ni2+能形成配位数为6的配合物,甘氨酸(用HL表示)是二齿配体,要通过0和N与Ni2+配位而形成配合物,故限制了金属离子最多只能与3个甘氨酸配位,在此体系中有以下的配位平衡:
⑴
Ni2++L-=NiL+
K1=[NiL+]/[Ni2+][L-]
⑵
NiL++L-=NiL2
K2=[NiL2]/[NiL+][L-]
⑶
NiL2++L-=NiL3-
K3=[NiL3-]/[NiL2][L-]
⑷
HL=H++L-
Ka=[H+][L-]/[HL]
可知,Ni2+与HL形成配合物时体系中的H+,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.
1•氨基酸离解常数Ka计算
电荷平荷平衡[L-]=[Na+]+[H+]-[OH-]
物料平衡CL=[HL]+[L-]
离解平衡Ka=[H+][L-]/[HL]
pKa=pH+log{(CL-[Na+]+[H+]-[0H-])/([Na+]+[H+]-[0H-])}
因此,4<pH<10时,[H+]和[OH-]<10--1
pKa=pH+log{(CL-[Na+])/[Na+]}
pH<4时,[OH-]<10--1
pKa=pH+log{(CL-[Na+]+[H+])/([Na+]+[H+])}
pH>10时,[H+]<10--1
pKa=pH+log{(CL-[Na+]-[OH-])/([Na+]-[OH-])}

(1)生成函数半值法
定义n为金属离子所配位的配体的平均数
-配位的L的物质的量[NL+]+2[NiL]+3[NiL-]
n==23—
总的Ni2+的物质的量[Ni2+]+[NiL+]+[NiL]+[NiL-]
23
K[厶]+2KK[厶]2+3KKK[厶]3
=—11―21―2―3
1+K[L-]+KK[厶]2+KKK[厶]3
112123
n=(CL-[HL]-[L-])/CNi++;[HL]=CH++[OH-]-[H+]
CH+为***来的外加氢离子;[0H-]为水离解的氢离子;[H+]自由氢离子
[L-]=(Ka/[H+])(CH++[OH-]-[H+])
={CT-(1+Ka/[H+])(CH++[OH-]-[H+])}/CNi2+
pKa=pH+log{(CL-[Na+]+[H+]-[OH-])/([Na+]+[H+]-[OH-])}
注意:pH电极测定的是氢离子的活度,非氢离子浓度
作n〜log[L-]可以确定Kj=l/[L-]n=j-
(2)Rossetti图解
若以积累稳定常数卩]、卩2、卩3代K]、K2、K3,则:
P[L-]+2p[L-]2+3p[L-]3n二一123
1+p[L-]+p[L-]2+p[L-]3
123
【实验仪器与实验药品】
pHs—3型酸度计(或pHs—2型);电磁搅拌器;烧杯500ml;容量瓶(250ml、25ml);酸式滴定管(50ml);刻度移液管(10ml);碱式滴定管(50ml)
***化镍(NiCl•6H2O)AR;***AR;甘氨酸AR;氢氧化钠AR;***钾AR;
NaOH标准溶液
【实验步骤】
1、溶液的配制
:
:***溶于100ml水
:
:
:称取NaOH(2g)溶于100***
:,再加5ml水
:称取NaOH(2g)溶于500***
:
2、溶液的标定

3、测定

、,在搅拌下,。,每次加入后测pH值,一直滴定到甘氨酸全部中和为止,记录加入氢氧化钠溶液的体积和相应的pH值。

、、65ml水、,在搅拌下,,,直到10ml甘氨酸钠溶液滴完为止。记录每次加入甘氨酸钠溶液的体积和相应的pH值。
【实验结果与讨论】

(M=
H2C2O4
)
编号
1
2
3
m(H2C2O4)(g)

V(NaOH)(ml)

C[NaOH](mol/L)

C平[NaOH](mol/L)

表2
***溶液标定数据处理
编号
1
2
3
V[NaOH](ml)

C[NaOH](mol/L)

V[HNO3](ml)

C[HNO3](mol/L)

CJHNO3](mol/L)

表3

编号
1
2
3
V[HNO3](ml)

C[HNO3](mol/L)

V[NaOH](ml)

C[NaOH](mol/L)

C」NaOH](mol/L)

在室温、,,并按(2-15)、(2-16)式计算得到的CL和pka也列入下表,取pka的平均值。
=-12
注
NaOH液体
(mL)
入
溶
积
pH
log[H+]
[H+]X10-8
[OH-]x10-6
CL
[Na+]x10-3
pKa

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

5甘氨酸合镍逐级稳定常数的计算

在***,***,加入的***溶液的体积为10mL的情况下,把每次滴定的甘氨酸钠溶液的体积和相应的pH值记录于下表,并把(2-12)、(2-13)式分别计算出不同的[L-]和n也列入表中。
注入甘氨酸钠溶液体积
(mL)
pH
[H+]
[OH-]
CL
Ka/[H+]
n
[L-]
p[L-]

-3
-12
-4
-8

--12
-

-3
-12
-3
-7

-13

-3
-12
-3
-7

-12

-3
-12
-3
-5

-11

-4
-11
-3
-4

-11

-6
-9
-3
-4

-9

-6
-9
-3
-3

-8

-6
-9
-3
-3

-8

-7
-8
-3
-3

-8

-7
-8
-3
-3

-8

-7
-8
-2
-3

-7

-7
-8
-2
-3

-7

-8
-7
-2
-3

-7

-8
-7
-2
-2

-7

-8
-7
-2
-2

-6

-8
-7
-2
-2

-6

-9
-6
-2
-2

-6

-9
-6
-2

-6

-9
-6
-2

-5

-9
-6
-2

-5

以n为纵坐标,p[L-]为横坐标,、、[L-]即为logK]、log匕、吨K3。
p[L-]
p[L-]
由图可知n=,p[L-]=,lgK1=,K1=,n=,p[L-]=,
lgK2=,K2=,n=,p[L-]=,lgK3=,K3=

由所得的和[L-]值,根据(2-7)式对作图的一条直线,直线截距为卩]。由所得的卩],根
据(2-8)式,以对作图得一直线,直线的截距为卩2,斜率为卩3。由久、卩2、卩3可求得;(2讪广]
K「K2、K3。取n=〜,根表数据以作图如
下n(1-n)[L]x10-7
由图得截距卩l==
对色型[L'l
再取n=〜,以作图如下:
(3-n)[L-]/(2-n)X10-
2tyns4k/KLPWnTkA
由图得截距卩2==
又因为累积稳定常数Pn=K1xK2xK3...Kn
则K1邙l=、K2=、K3=
lgK1=,lgK2=,lgK3=
【实验要点与注意事项】
1、在实验过程中,要准确称量药品的质量并记录称量的具体数值;在标定溶液的过程中要准确记录所用溶液的体积,滴定的最后一滴不能过量以免影响实验结果。
2、在测定稳定常数的实验步骤中,涉及相关溶液的浓度,这时一定要注意,因为溶液体积的变化,所以浓度也发生了相应的变化。如果将溶液的浓度进行了错误的判断,会影响实验结果。
3、在用酸度计测量pH之前,一定要把酸度计的玻璃球用蒸馏水清洗干净,否则会造成实验误差。
【思考题】
1、试比较由半n法和Rossetti图解法求得的K1K2K3何者精确?为什么?答: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=,lgK2=,lgK3=
Rossetti图解法
lgK1=,lgK2=,lgK3=
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。
2、计算Cu2+,,CuL+和CuL2对起始Cu2+的百分率。pKa采用自己测定的数值。
答:按照分布分数
所以我我们要先算出累计常数
(1+》0肛『)
卩1=10-=10-=10-
61==-1263=-12