ПОПЕРЕДНІ ДОСЛІДЖЕННЯ Досліджувана система Ферум II 1

ПОПЕРЕДНІ ДОСЛІДЖЕННЯ Досліджувана система “Ферум (II) – 1, 10 -фенантролін” Підготували: Грицик Н. , Капралова О. 1

Рівноваги утворення гідроксокомплексів феруму (ІІ): [Fe(H 2 O)6]2+ +OH-=[Fe(H 2 O)5 OH]++H 2 O [Fe(H 2 O)5 OH]++OH-= [Fe(H 2 O)4(OH)2]+H 2 O [Fe(H 2 O)4(OH)2]+ OH- =[Fe(H 2 O)3(OH)3]-+H 2 O [Fe(H 2 O)3(OH)3]-+ OH- = [Fe(H 2 O)2(OH)4]2 -+H 2 O Константи утворення гідроксокомплексів феруму (ІІ): lgβ 1=5, 5 lgβ 2=7, 4 lgβ 3=11, 0 lgβ 4=10, 0 КЧFe(II) = 6 Рис. 1. Діаграма розподілу Fe (II) Константи протонування 1, 10 -фенантроліну (Phen): lg. К 1 = 4, 96 ± 0, 01 lg. К 2 = 1, 9 ± 0, 1 Протолітичні рівноваги: Phen+H+=[Phen. H]++H+=[Phen. H 2]2+ Рис. 2. Діаграма розподілу 1, 10 -фенантролінy 2

Можливі комплексні форми [Fe(H 2 O)6 ]2++ Phen = [Fe(H 2 O)4 (Phen)]2+ + 2 H 2 O [Fe(H 2 O)4 (Phen)]2+ + Phen = [Fe(H 2 O)2(Phen)2 ]2+ + 2 H 2 O [Fe(H 2 O)2(Phen)2 ]2+ + Phen = [Fe(Phen)3 ]2+ + 2 H 2 O [Fe(H 2 O)5(OH)]++ Phen = [Fe(H 2 O)3(OH)(Phen)]+ + 2 H 2 O [Fe(H 2 O)5(OH)]++ Phen = [Fe(H 2 O)4(Phen)]2+ + H 2 O+ OH[Fe(H 2 O)4(Phen)]2+ + Phen = [Fe(H 2 O)2(Phen)2 ]2+ + 2 H 2 O [Fe(H 2 O)3(OH)(Phen)]+ + Phen = [Fe(H 2 O)(OH)(Phen)2]++ 2 H 2 O [Fe(H 2 O)3(OH)(Phen)]+ + Phen = [Fe(H 2 O)2(Phen)2]2+ + H 2 O + OH[Fe(H 2 O)(OH)(Phen)2]++Phen = [Fe(Phen)3 ]2+ + H 2 O + OH[Fe(H 2 O)2(Phen)2]2+ + Phen = [Fe(Phen)3 ]2+ + 2 H 2 O [Fe(H 2 O)6 ]2++ Phen. H+ = [Fe(H 2 O)4 (Phen)]2+ + 2 H 2 O + H+ [Fe(H 2 O)4 (Phen)]2+ + Phen. H+ = [Fe(H 2 O)2(Phen)2 ]2+ + 2 H 2 O + H+ [Fe(H 2 O)2(Phen)2 ]2+ + Phen. H+ = [Fe(Phen)3 ]2+ + 2 H 2 O + H+ [Fe(H 2 O)5(OH)]++ Phen. H+ = [Fe(H 2 O)3(OH)(Phen)]+ + 2 H 2 O + H+ [Fe(H 2 O)5(OH)]++ Phen. H+ = [Fe(H 2 O)4(Phen)]2+ + H 2 O + H++ OH[Fe(H 2 O)4(Phen)]+ )]++ Phen. H+ = [Fe(H 2 O)2(Phen)2]2+ + 2 H 2 O + H+ [Fe(H 2 O)3(OH)(Phen)]+ + Phen. H+ = [Fe(H 2 O)(OH)(Phen)2]++ 2 H 2 O + H+ [Fe(H 2 O)3(OH)(Phen)]+ + Phen. H+ = [Fe(H 2 O)2(Phen)2]2+ + H 2 O + OH- + H+ [Fe(H 2 O)(OH)(Phen)2]++ Phen. H+ = [Fe(Phen)3 ]2+ + H 2 O + OH- + H+ [Fe(H 2 O)2(Phen)2]2+ + Phen. H+ = [Fe(Phen)3 ]2+ + 2 H 2 O + H+ 3

Рис. 3. Спектри поглинання розчинів феруму (ІІ) з різною концентрацією 1, 10 - фенатроліну. СFe=1, 0· 10 -4 моль/л. СPhen, 10 -5 моль/л: 0, 0 (1); 1, 0 (2); 2, 0 (3); 4, 0 (4); 10 (5); 20 (6); 30 (7). р. Н=7, 47; l=1 см. За даними літератури λmax=512 нм, по спектрам λmax=510 нм (подальші дослідження проводимо при цій довжині хвилі) 4

Рис. 4. Тест на присутність однієї часточки в системі. Значення оптичної густини розчинів при довжинах хвиль: 520 нм (1), 490 нм (2), 430 нм (3), 550 нм (4). 5

Рис. 5. Тест на присутність двох частинок в системі. Значення оптичної густини розчинів при довжинах хвиль: 1 – 500 нм, 2 – 520 нм, 3 – 480 нм, 4 – 460 нм, 5 – 440 нм, 6 - 420 нм, 7 - 540 нм, 8 - 560 нм. 6

Таблиця 3. Запис інформації щодо рівноваг у розчині для обробки програмою CLINP Програма CLINP рахує прийнятну константу утворення комплексу (lgβ=14, 50± 0, 06), коли було запропоновано модель, що в системі існує одна часточка складу Fe(Phen)32+. В інших випадках значення констант утворення дуже відхилялися від можливих реальних значень. 7

ВИСНОВКИ • На спектрах поглинання розчинів Fe (ІІ) з різною концентрацією 1, 10 -фенантроліну, видно, що ізобестичної точки немає. Це свідчить про те, що в даній системі існує лише одна комплексна частка. • • • Тест на присутність однієї часточки в системі дає позитивні результати, оскільки всі прямі проходять через початок координат. Тест на присутність двох часточок в системі дає негативні результати, оскільки прямі мають спільну точку перетину не в початку координат. Програма CLINP рахує адекватну константу утворення комплексу (lgβ=14, 50± 0, 06), коли було запропоновано модель, що в системі існує одна часточка складу Fe(Phen)32+. Таким чином отримані у різний спосіб результати свідчать, що в системі присутня одна часточка складу Fe(Phen)32+. Отримані результати узгоджуються з даними літератури, в яких відмічається, що оранжево-червоний комплекс (λмакс=512 нм) Fe(Phen)32+ утворюється в широких межах р. Н (2 -9). При утворенні комплексу замикаються стійкі п'ятичленні цикли. 8

Діаграми ізомолярних серій Рис. 6. Діаграми ізомолярних серій, побудовані: (1) без планування експерименту, (2) за методом 6 «Чисел Фібоначчі» , (3) за методом «Золотого перетину» . Сі. с. = 2, 0· 10 -4 моль/л, Vі. с. =5 мл, λ=510 нм, р. Н=7, 47. l=1, 0 см. 9

ВИСНОВКИ : 1) За формою кривої ізомолярної серії видно, що комплекс феруму(ІІ) з фенатроліном є досить стійким (максимум дуже близький до гострого). 2) За положенням максимуму можемо отримати співвідношення х : (1 -х) = n : m = 0, 77 : 0, 23=3, 34. Отримане значення близьке до співвідношення Fe(II) : Phen= 1: 3 (що узгоджується з даними літератури). 10

ЗАГАЛЬНИЙ ВИСНОВОК • Для подальшого дослідження системи Fe(II)-Phen необхідно обрати метод для дослідження стійких комплексних сполук. • Оптимальні умови дослідження системи Fe(II)-Phen: 1) довжина хвилі λ=510 нм; 2) середовище близьке до нейтрального (р. Н=7, 47); 3) концентрація ізомолярної серії С = 2, 0· 10 -4 моль/л. 11