ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Работа И. Исследование сольватации ионов меди Си2в водных растворах с помощью спектров поглощения из "Практикум по физической химии Изд 4" Цель работы. Использование результатов изучения спектров поглощения для оценки прочности химической связи. [c.117] Мерой прочности химической связи служит энергия разрыва связи (для двухатомной молекулы — энергия диссоциации). Об относительной прочности связи в молекулах можно судить, сравнивая их спектры поглощения. Частота соответствующего максимума поглощения определяет величину кванта, возбуждающего электронный переход в молекуле . Поскольку поглощают свет именно валентные электроны, энергия возбуждающего кванта и определяется прочностью химической связи. Чем более жесткой является связь, т. е. чем прочнее связаны валентные электроны с ядрами атомов молекул, тем больше нужна энергия для их возбуждения. И, наоборот, чем более рыхлой оказывается связь, тем легче переходит валентный электрон в возбужденное состояние, тем меньшей будет частота поглощенного кванта. [c.117] Готовят 0,001 М раствор иода, 0,01 М раствор брома и раствор хлора, насыщая хлором растворитель. [c.117] Рассчитанное количество иода взвешивают в бюксе с крышкой, переносят в мерную колбу емкостью 50 мл, частично заполненную растворителем, затем растворитель доливают до метки. [c.117] Растворы брома и хлора готовят под тягой. Для приготовления раствора брома мерную колбу емкостью 50—100 мл наполняют примерно наполовину растворителем и взвешивают с пробкой. Затем из бюретки с бромом спускают в колбу рассчитанное число капель брома, быстро перемешивают и, закрыв пробкой, взвешивают, после чего доливают растворитель до метки. По разности масс определяют содержание брома в растворе. Насыщение растворителя хлором ведут до появления окраски. Концентрацию хлора определяют обычным аналитическим методом. [c.117] Измерения оптической плотности проводят на приборе СФ-4 пли СФ-5. В последнем случае ограничиваются растворами брома п иода. Область измерений составляет для хлора 240—440 нм, брома — 320—600 нм и иода — 400—700 нм. Вычерчивают спектры. [c.117] Определяют по спектру галогена величину Юмако рассчитывают иакс силу осциллятора / по формуле (17), приведенной на с. 77, п энергию поглощенного кванта. [c.117] Цель работы. Изучение спектров поглощения водных растворов солей и сольватации ионов. [c.118] Электронные спектры поглощения растворов солей металлов с недостроенной d-оболочкой могут быть использованы для исследования процессов сольватации, например для выяснения строения сольватной оболочки иона. [c.118] Оптические свойства иона u2+ определяются только недостроенной электронной оболочкой 3d . Свободному иону Си отвечает определенный энергетический уровень или терм, т. е. определенное значение энергии. Основной терм иона двухвалентной меди — W (см. с. 79, 80). [c.118] В водных растворах солей меди полярные молекулы воды под влиянием иона меди ориентируются вокруг него, образуя сольватную оболочку из шести молекул, создающих вокруг иона электрическое поле определенной симметрии. Симметрия поля зависит от того, как располагаются диполи воды вокруг иона Си +. [c.118] Под влиянием этого поля энергетический уровень, отвечающий Зй -оболочке, терм W, расщепляется, т. е. в растворе для 3d -o6o-лочки будет существовать не одно, а несколько весьма близких энергетических состояний. Теория показывает (см. табл. 9), что если поле, образуемое оболочкой, имеет симметрию октаэдра, З -уровень расщепляется на два подуровня (рис. 46, б), если же поле имеет симметрию тетрагональной бипирамиды (рис. 46, в), Зй -уровень расщепляется на четыре подуровня. [c.118] Переход иона Сп2+ в растворе из основного состояния в возбужденное может происходить при поглощении кванта света. При этом в спектре возникает абсорбционная полоса, отвечающая поглощенному кванту. Этому поглощению растворы солей двухвалентной меди обязаны своей окраской. [c.118] При октаэдрической конфигурации сольватной оболочки в спектре поглощения должна возникнуть одна цолоса (см. рис. 46, б), имеющая форму кривой Гаусса (см. с. 78). Если же молекулы воды располагаются в форме тетрагональной бипирамиды, возникают две полосы в видимой области, которые могут налагаться друг на друга, давая общую несимметричную полосу (см. рис. 46, в), и одна полоса в инфракрасной области (показана пунктиром), недоступная измерению на спектрофотометрах СФ-4 и СФ-5. Таким образом, исследование формы и числа полос поглощения дает ответ на вопрос о строении сольватной оболочки — числе сольватированных молекул и их расположении вокруг иона меди. [c.119] Порядок выполнения работы. [c.119] Задача сводится, следовательно, к измерению спектра и анализу полосы поглощения. [c.119] Для того чтобы определить, является ли полоса поглощения симметричной кривой Гаусса или суммой двух кривых поглощения, проводят графический анализ, основанный на преобразовании уравнения кривой Гаусса (15), приведенного на с. 77. [c.119] Если кривая поглощения представляет наложение двух кривых Гаусса, то точки, отвечающие обеим ветвям контура, длинноволновой и коротковолновой, лягут на разные прямые. [c.120] Для построения графика достаточно выбрать в данном интервале по 8—10 точек на каждой ветви кривой поглощения. По тому, получается ли одна или две прямые на графике, судят о характере расщепления уровня Зй иона в растворе и тем самым о расположении молекул в сольватной оболочке. [c.120] Вернуться к основной статье