铜离子晶体场分裂能测定

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1、[2011级无机化学研究实验]铜配合物晶体场分裂能测定实验人：汪康合作人：谭思源唐毓良武汉大学化学与分子科学学院2011级化学基地班摘要：以硫酸铜为原料，得到几种铜配合物溶液，用分光光度计测定其吸光度波长曲线，计算晶体场分裂能，相互对比得出铜络合物晶体场分裂能大小。关键词：配合物，晶体场理论，铜化合物。一．引言：晶体场理论是研究过渡族元素（络合物）化学键的理论。它在静电理论的基础上，结合量子力学和群论（研究物质对称的理论）的一些观点，来解释过渡族元素和镧系元素的物理和化学性质，着重研究配位体对中心离子的d轨道和f轨道的影响。

2、晶体场理论基本要点：中心原子与配体之间靠静电作用相互吸引由于配体静电场的作用，中心原子最外层的d轨道发生能级分裂中心原子d轨道的电子在分裂后的能级上重新排布，体系能量降低，配合物更稳定二．实验：1．试剂及仪器：五水硫酸铜晶体（化学纯），6mol/L氨水，EDTA二钠盐固体，乙二胺，磺基水杨酸，氯化铬晶体，氯化钴晶体，氯化铁，KSCN试液，50mL容量瓶，分光光度计。2．实验基本原理：①配位化合物的中心原子的五个简并d轨道·，在配体电场中分裂为两组能量不同的轨道，一组能量较高的二重简并轨道，一组为能量较低的三重简并轨道，其

3、能量差值为晶体场分裂能。②晶体场分裂能的大小配合物与中心原子，配体皆有关系，配合物多有颜色，可以凭借颜色粗略判断晶体场分裂能大小，通过分光光度计准确测量其最大吸收峰事的波长，可以比较准确知道该配合物分裂能大小。③通过对测定最大吸收波长确定出晶体场的能量，反推出分裂后d轨道电子的排布状态以及其可能存在的电子跃迁（主要是d-d跃迁）的状况。3．配合物制备:①CuSO4溶液，称取0.60gCuSO4.5H2O晶体于50mL烧杯，加入约20mL蒸馏水溶解，得到浅蓝色CuSO4溶液，最后定容到50mL的容量瓶中，浓度约为0.05mol/

4、L。②[Cu（NH3）4]SO4溶液，称取0.60gCuSO4.5H2O晶体于50mL烧杯，加入约20mL蒸馏水溶解后，加入约15mL氨水，溶解后再加入10mL浓氨水。定容到50mL容量瓶，得到深蓝色[Cu（NH3）4]SO4溶液，浓度约为0.05mol/L。1[2011级无机化学研究实验]③[Cu(EDTA)]SO4溶液，称取0.60gCuSO4.5H2O晶体于50mL烧杯，加入约20mL蒸馏水溶解，另称取EDTA二钠盐1.2g于50mL烧杯，加15mL蒸馏水溶解后，加至CuSO4溶液中，定容到50mL容量瓶，得到蓝色[Cu

5、(EDTA)]SO4溶液，浓度约为0.05mol/L。④[Cu（en）2（H2O）2]溶液，称取0.6gCuSO4.5H2O晶体于50mL烧杯，加入约20mL蒸馏水溶解，用50mL烧杯称取乙二胺液体0.39g，用蒸馏水冲洗至CuSO4溶液中，定容到50mL容量瓶，得到蓝紫色[Cu（en）2（H2O）2]溶液，浓度约为0.05mol/L。○5磺基水杨酸合铜溶液，秤取0.60gCuSO4.5H2O晶体于50mL烧杯，加入约20mL蒸馏水溶解，另取磺基水杨酸晶体1.9g于50mL烧杯，加10ml水溶解后，加至CuSO4溶液中，加入少

6、量的2M的NAOH溶液，调节PH至10左右，转移至50mL容量瓶，溶度约为0.05mol/L/。○6CoCl2溶液，秤取0.60gCoCl2·6H2O晶体于50mL烧杯，加入约20mL蒸馏水溶解，得到粉红色CoCl2溶液，最后定容到50mL的容量瓶中，浓度约为0.01mol/L。○7CrCl2溶液，秤取0.67gCrCl3·6H2O晶体于50mL烧杯，加入约20mL蒸馏水溶解，得到绿色CrCl3溶液，最后定容到50mL的容量瓶中，浓度约为0.01mol/L。3.吸光度测定：取所得溶液，以蒸馏水为参比，用1cm比色皿，进行吸光度

7、测定，分别记录400nm～800nm波长下，各溶液吸光度。4.结果计算：根据测得数据，绘制吸光度-波长曲线，找出最大吸收峰对应波长，计算各配合物晶体场分裂能，得出结论。三．实验结果与讨论：1.吸光度-波长曲线绘制如下：2[2011级无机化学研究实验]3[2011级无机化学研究实验]2．根据朗伯-比尔定律A=εbc，吸光度A受浓度c影响，但最大吸收峰不随浓度变化而变化，所以溶液为粗配，若浓度太大，吸收光过强，可以试着将溶液稀释，但要注意稀释后水是否会跟中心原子配位。3．硫酸四氨合铜溶液配制过程中，由于存在络合平衡，各逐级累积稳定

8、常数对数值分别为4.31，7.98，11.02，13.32，12.86，实验过程中加入过量的氨水，可保证溶液中铜氨存在形式大部分以四氨合铜形式。4.铜乙二胺配合物中，各逐级累积稳定常数对数值分别为10.67，20.00，21.0，实验过程中，铜乙二胺投料摩尔比为1︰2.5，可