


第一次用自己用不起的分光光度计,誒嘿嘿嘿嘿嘿嘿嘿嘿

学校的分光光度计

老师绘制的工作曲线
首先说下原理,碘酸铜是一种蓝绿色的难溶强电解质,在水中存在如下平衡:Cu(IO3)2(cr)⇔Cu²+(aq)+2IO3²-(aq),KspΘ=a(Cu²+)a²(IO3²-),若铜离子,碘酸根离子全部由碘酸铜晶体提供,且溶液离子强度较小,则有KspΘ≈4[Cu²+]³。本实验利用铜离子与5-磺基水杨酸(下文简称 磺基水杨酸)在pH为5左右时生成黄绿色的[Cu(H2O)2(Ssal)]-(ε≈60)以分光光度法测定铜离子浓度。在实验条件下,磺基水杨酸几乎无色,Cu²+和[Cu(Ssal)2]4-浓度很小,对吸光度贡献很小,因此测定溶液吸光度,由吸光度-铜离子含量工作曲线确定出铜离子浓度,即可求出溶度积

铜(Ⅱ)-磺基水杨酸 各种形体分布系数随pH变化图(游离磺基水杨酸总浓度为0.01mol/L,离子强度I=0.1mol/L(此时:磺基水杨酸pKa1<<0,pKa2=2.09,pKa3=11.40,配合物lgβ1=9.52,lgβ2=16.45))(忽略铜离子水解)

铜(Ⅱ)-磺基水杨酸1:1配合物分布系数一阶导数随pH变化图(游离磺基水杨酸总浓度为0.01mol/L,离子强度为0.1mol/L)(pH为5.18时该配合物分布系数达最大值)
可能用到的基础知识:




现在,实验开始!
碘酸铜,用最简单的复分解就可以制备,本次实验中用到的碘酸铜饱和溶液是老师提前配好的

用到的试剂
接着,最欢乐的绘制工作曲线部分/滑稽/
称取0.25g左右铜粉,用2~3mL浓硝酸溶解(记得在通风橱中做哦)








莫名好看~
用容量瓶定容到250mL,计算溶液质量浓度(此处铜含量为1.0964mg/mL)

用吸量管分别取1mL,2mL,3mL,4mL,5mL,6mL标准铜溶液,分别放入6个小烧杯中,各加入10mL0.05mol/L磺基水杨酸溶液,在pH计上用0.1mol/LNaOH(aq)和0.1mol/LHNO3(aq)调pH至4.5~5.0之间(也可以趁老师不在时用HAc-NaAc缓冲溶液投机取巧/滑稽/)





黄绿色的二水合磺基水杨酸合铜酸盐溶液
把溶液分别转移到6个50mL容量瓶中,用pH调为4.5~5.0的去离子水定容(实验前后总共约需250mL调好pH的水)

1mL,2mL,3mL

4mL,5mL,6mL
再配置参比溶液:10mL0.05mol/L磺基水杨酸定容至50mL

参比溶液
以0.01mol/L磺基水杨酸溶液为参比溶液,于440.0nm处,在1cm石英比色皿中测定上述6组溶液吸光度

记录结果,并绘制工作曲线


可以看到,工作曲线并不理想,这是方法本身和人为因素共同造成的
首先,该配合物摩尔吸光系数只有60左右,溶液浓度也不高(一般光度法要求被测物质ε>10^4),最后溶液吸光度未落于0.2~0.7之间,对透过率一点点的影响,都会引起吸光度很大的误差;其次,该配合物分布系数随pH变动很大,由于实验时间限制,这6瓶溶液不是同一人配置的,有人习惯于将pH调到4.5几而有人习惯于调到4.9几,从分布系数曲线上看,即使是这一点微小的差别,也会引起分布系数较大的变化;再者,实验中发生了一次意外,有人误将参比溶液倒掉,用了另一瓶磺基水杨酸溶液做参比后,测出的吸光度集体升天,于是借用旁边组的仪器重测修正了后3组数据,但毕竟不同仪器状态不同,这之间必然存在着误差;最后,不同人的标准不同(包括但不限于对于凹液面最低处的理解,吸量管放液后在瓶壁的停靠时间),且存在操作不熟练甚至错误等问题
以上众多因素导致了绘制的回归曲线相关系数很差,虽然有着高于99%的置信度,但由于教师提供了更好的工作曲线,下文计算时直接使用教师的工作曲线

教师的工作曲线
然后,用10mL移液管取碘酸铜饱和溶液,加入10mL0.05mol/L的磺基水杨酸溶液,在pH计上调pH为4.5~5.0,用pH在4.5~5.0的水定容至50mL,以0.01mol/L磺基水杨酸为参比溶液测量吸光度


测得溶液吸光度为0.020,计算得铜离子浓度为1.76mmol/L,Ksp为2.20×10^(-8),Ksp相对真值为6.94×10^(-8),相对误差为-68.4%(pKsp相对误差为7.0%)(若用自己绘制的工作曲线计算,铜离子浓度为1.46mmol/L,Ksp为1.26×10^(-8),相对误差为-81.9%(pKsp相对误差为10.4%))误差来源于溶液本身不是十分饱和,另外工作曲线和方法本身存在一定误差
总得来说,这是一次不是很成功,但是很有意义的实验,愿大家可以从中积累经验,做好以后的每一次光度分析
最后以美腻的 铜-磺基水杨酸 配合物 结束这篇专栏~

