实验十六　分光光度法测定和（Cr-EDTA）-的分裂能

【实验目的】

（1）学习应用分光光度法测定配合物的分裂能Δ（10D）。

（2）进一步练习分光光度计的使用。

【实验原理】

过渡金属离子的d轨道若处于非球形电场中，由于电场的对称性不同，各轨道能量升高的幅度不相同，即原来的简并轨道将发生能级分裂。对于八面体的［Ti（H2O）6］3+离子在八面体场的影响下，Ti3+离子的5个简并的d轨道分裂为二重简并的eg轨道和三重简并的t2g轨道。

eg轨道和t2g轨道的能量差等于分裂能Δ（10Dq）

根据　　E光==Δ

E光=hγ=hc/λ

式中　h——普朗克常数，其值为5.539×10-35cm·s-1；

c——光速，其值为2.9979×1010cm·s-1；

E光——可见光光能，cm-1；

γ——频率，s-1

λ——波长，nm。

因为h和c都是常数，当一摩尔电子跃迁时，则hc=1

所以　　Δ=1/λ×107　　（2-16）

式中，λ为离子吸收峰对应的波长，nm；Δ为分裂能，cm-1。

电子吸收了能量相当于Δ的可见光部分，发生跃迁。配离子显与吸收光互补的颜色，因吸收在紫区和红区最少，主要吸收绿色可见光，故配离子显紫红色。

对于八面体的和（Cr-EDTA）-配离子，中心离子Cr3+的d轨道上有三个d电子，除了受八面体场的影响之外，还因电子间的相互作用使d轨道产生能级分裂，所以这些配离子吸收了可见光的能量后，就有三个相应的电子跃迁吸收峰，其中电子从eg轨道跃迁到t2g轨道所需的能量等于10Dq。

本实验测定和（Cr-EDTA）-配离子在可见光区的相应吸光度A，作A-λ吸收曲线，则可用曲线中能量最低的吸收峰所对应的波长来计算Δ值。

【实验仪器与试剂】

仪器：电子天平，721型分光光度计（或72型分光光度计）。

试剂：TiCl315％（质量分数）水溶液，CrCl3·6H2O（A.R，即分析纯，下同），EDTA二钠盐（A.R），去离子水。

【实验步骤】

①溶液的配制：称取0.3gCrCl3·6H2O溶于50mL蒸馏水中。

②（Cr-EDTA）-溶液的配制：称取0.5gEDTA二钠盐，用50mL去离子水加热溶解后，加入约0.05g的CrCl3·6H2O，稍加热得到紫色的（Cr-EDTA）-溶液。

③溶液的配制：用吸量管移取5mL15％（质量分数）的TiCl3水溶液于50mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度。

④以去离子水为参比液，用分光光度计在波长460～550nm范围内，每间隔10nm波长测定一次上述溶液的吸光度A，在接近峰值附近，每间隔5nm测一次吸光度A。

【数据记录与处理】

①以表格形式记录实验有关数据。

②作图：以A为纵坐标，λ为横坐标作和（Cr-EDTA）-的吸收曲线。

③计算分裂能：在吸收曲线上找出最高峰所对应的波长，计算和（Cr-EDTA）-的分裂能。

【思考题】

（1）配合物的分裂能Δ（10Dq）受哪些因素影响？

（2）本实验测定吸收曲线时，溶液浓度的高低对测定10Dq值是否有影响？

（3）为什么用分光光度计测吸光度时，每变换一次波长，需要用参比溶液重新调零。

【注意事项】

规范操作分光光度计：

（1）比色皿的玻璃面要擦干净并对准通光孔。

（2）分光光度计每换一次波长需要重新调背景值。

（3）每组实验测量间隙，要打开试样室盖，切断电路，延长分光光度计使用寿命。

（4）实验完毕要将比色皿清洗干净，倒置晾干。