Изучение реакции комплексообразования с органическим лигандом

Лабораторная работа

Тема. Определение железа(III) с сульфосалициловой кислотой

Цель работы. Изучить принцип фотометрического метода анализа. Определить содержание железа(III) с сульфосалициловой кислотой фотометрическим методом.

Приборы, реактивы, посуда. Колориметр концентрационный; кюветы на 50 мм; пипетки мерные вместимостью 2, 5, 10 см³; колбы мерные вместимостью 50 см³, конические колбы вместимостью 50 см³; пробирки; вода дистиллированная; кислота серная, растворы с концентрацией 1 М и с массовой долей ω = 16%; кислота сульфосалициловая, раствор с ω = 10%; квасцы железоаммонийные, х.ч. или ч.д.а.

Стандартный раствор железа(III), содержащий 1 мг/мл (раствор А), готовят следующим образом: 8,6350 г железоаммонийных квасцов растворяют в воде, содержащей 25 мл раствора серной кислоты с массовой долей ω = 16% и доводят объем раствора водой до метки в мерной колбе вместимостью 1 л. Содержание Fе(III) в приготовленном растворе составляет 1,000±0,005 мг/мл. Разбавителем основного раствора является раствор серной кислоты с концентрацией С(1/2 H₂SO₄) = 0,01 моль/л (0,01 н).

Раствор, содержащий 0,1 мг/мл, готовят следующим образом: в мерную колбу вместимостью 100 мл помещают 10 мл раствора А и доводят до метки 0,01 н раствором серной кислоты, перемешивают.

Принцип метода. Фотометрические методы анализа основаны на зависимости между интенсивностью окраски раствора и концентрацией вещества. Зависимость величины аналитического сигнала от концентрации выражается уравнением основного закона светопоглощения (закон Бугера-Ламберта-Бера):

или ,

или A = εlc,

где А - оптическая плотность раствора;

I₀- интенсивность падающего потока;

I - интенсивность прошедшего потока света через поглощающий раствор;

l - толщина поглощающего слоя, см;

С - концентрация поглощающего вещества, моль/л;

ε_λ - молярный коэффициент поглощения.

Если принять l = 1см і с = 1 моль/л, тогда А = ε. Таким образом, молярный коэффициент поглощения рамен оптической плотности одномолярного раствора при толщине поглощающего слоя 1 см и характеризует чувствительность определения.

Изучение реакции комплексообразования с органическим лигандом

Сульфосалициловая кислота образует с ионами Fe³⁺окрашенные комплексные соединения разного состава и цвета в зависимости от рН раствора. При рН 1,8 – 2,5 образуется красно-фиолетовый катионный комплекс, имеющий полосу поглощения с λ_max = 510 нм (I).

При увеличении рН до 4 – 8 раствор приобретает красно-бурую окраску, которую приписывают анионному бис-комплексу (II):

В щелочных средах (9<рН<11,5) образуется комплекс желтого цвета с полосой поглощения λ_max = 416 нм. При рН>12 происходит его разложение с выпадением в осадок гидроксида железа. Ранее предполагалось, что образующийся в щелочных средах комплекс является трисульфосалицилатом железа(III). Однако в настоящее время его образование связывают не с присоединением третьей молекулы реагента, а с депротонированием бис-комплекса:

Депротонированный желтый комплекс железа(III) достаточно устойчив и позволяет проводить определение железа в присутствии ацетат-, борат-, фосфат- и фторид-ионов. Ионы Al(III), Sn(II) и некоторые другие образуют бесцветные комплексы, не мешающие определению железа(III). В этом случае прибавляют избыток реактива. Медь(II) образует менее устойчивый сульфосалицилатный комплекс и обнаружению железа(III) в кислой среде не мешает.

Обнаружение Fе³⁺ в виде сульфосалицилатного комплекса

К 3-5 каплям анализируемого раствора прибавляют 3-5 капель раствора сульфосалициловой кислоты; Появление буро-фиолетовой окраски (если рН=2) указывает на присутствие Fe³⁺ в растворе. Если окраски нет, то наличие Fe³⁺ в растворе не исключено, так как рН раствора может быть меньше 1 (что не фиксируется универсальным индикатором), в растворе могут быть бесцветные комплексы железа(III). К раствору прибавляют по каплям раствор концентрированного NH₄OH до рН = 10. Появление желтой окраски указывает на присутствие железа(III). Параллельно ставят контрольный опыт.

12 Следующая ⇒