铬（Ⅲ）配合物的制备和分裂能的测定实验目的1.了解不同配体对配合物中心离子d轨道能级分裂的影响。2、学习铬（II）配合物的制备方法。3．了解配合物电子光谱的测定。4．了解配合物分裂能的测定。实验原理过渡金属离子形成配合物时，在配体场的作用下，金属离子的d轨道发生能级分裂。由于五个简并的d轨道空间伸展方向不同，因而受配体场的影响情况各不相同，在不同配体场的作用下，d轨道的分裂形式和分裂后轨道间的能量差也不同。在八面体场的作用下，d轨道分裂为两个能量较高的e.轨道和三个能量较低的t2g轨道，分裂后的eg和t2g轨道间的能量差称为分裂能，用△。（或10Dq)表示。△。值随配体的不同而不同，其大小顺序为：I<Br<s-<SCN<C<NO3<N;<F<0H<C202-<H2<NCS"<EDTA<py<NH3<en<bipy<phen<NO2 <PPh3<CN <CO上述A。值的次序称为光谱化学序（spectrochemicalseries）。配合物的△。可通过测电子光谱求得。中心离子的价层电子构型为d'～d'的配离子，由于d轨道没有充满，电子吸收相当于分裂能△。值能量在eg和t2g轨道之间发生电子跃迁（d-d跃迁）。用分光光度计在不同波长下测定配合物溶液的吸光度，以吸光度对波长作图即得配合物的电子光谱。由电子光谱上相应吸收峰所对应的波长可以计算出分裂能。，计算公式如下：14。= ×107式中，2的单位为nm；△。的单位为cm。不同d电子及不同构型配合物的电子光谱是不同的，因此计算。的方法也各不相同。例如，中心离子价层电子构型为3d的[Ti(H2O)]3+，只有一种d-d跃迁，其电子光谱上493nm处有一个吸收峰，其分裂能为20300cm。本实验中，中心离子Cr3+的价层电子构型为3d
铬（Ⅲ）配合物的制备和分裂能的测定 实验目的 1. 了解不同配体对配合物中心离子 d 轨道能级分裂的影响。 2. 学习铬（III）配合物的制备方法。 3. 了解配合物电子光谱的测定。 4. 了解配合物分裂能的测定。 实验原理 过渡金属离子形成配合物时，在配体场的作用下，金属离子的 d 轨道发生能 级分裂。由于五个简并的 d 轨道空间伸展方向不同，因而受配体场的影响情况各 不相同，在不同配体场的作用下，d 轨道的分裂形式和分裂后轨道间的能量差也 不同。在八面体场的作用下，d 轨道分裂为两个能量较高的 eg轨道和三个能量较 低的 t2g轨道，分裂后的 eg和 t2g轨道间的能量差称为分裂能，用 Δo (或 10Dq)表 示。Δo值随配体的不同而不同，其大小顺序为： I − < Br− < S2− < SCN− < Cl− < NO3 − < N3 − < F− < OH− < C2O4 2− < H2O < NCS− < EDTA < py < NH3< en < bipy < phen < NO2 − < PPh3 < CN− < CO 上述 Δo值的次序称为光谱化学序（spectrochemical series）。 配合物的 Δo可通过测电子光谱求得。中心离子的价层电子构型为 d 1～d 9的 配离子，由于 d 轨道没有充满，电子吸收相当于分裂能 Δo值能量在 eg和 t2g轨道 之间发生电子跃迁（d−d 跃迁）。用分光光度计在不同波长下测定配合物溶液的 吸光度，以吸光度对波长作图即得配合物的电子光谱。由电子光谱上相应吸收峰 所对应的波长可以计算出分裂能 Δo，计算公式如下： Δ𝑜 = 1 𝜆 × 107 式中，λ 的单位为 nm；Δo的单位为 cm-1。不同 d 电子及不同构型配合物的 电子光谱是不同的，因此计算 Δo 的方法也各不相同。例如，中心离子价层电子 构型为 3d1 的[Ti(H2O)6] 3+，只有一种 d−d 跃迁，其电子光谱上 493 nm 处有一个 吸收峰，其分裂能为 20300 cm-1。本实验中，中心离子 Cr3+的价层电子构型为 3d3
有3种d-d跃迁，相应地在电子光谱上应有3个吸收峰，但实验中往往只能测得2个明显的吸收峰，第3个吸收峰则被强烈的电荷迁移吸收所覆盖。配体场研究结果表明，对于八面体中d电子构型的配合物，在电子光谱中先应确定最大波长的吸收峰所对应的波长入max，然后代入上述公式求其分裂能△。。对于相同中心离子的配合物，按其△。的相对大小将配位体排序，即得到光谱化学序列。仪器、药品及材料仪器：紫外-可见分光光度计，电子天平，烧杯（100mL）3个，烧杯（250mL）1个，量筒（100mL），循环水真空泵，吸滤瓶，布氏漏斗，蒸发皿。药品：草酸钾K2C204(s)，重铬酸钾K2Cr207(s)，草酸H2C204(s)，乙二胺四乙酸二钠(EDTA)(s)，三氯化铬CrCls6H,O(s)，硫酸铬钾KCr(SO4)12H2O(s)，丙酮。实验步骤1.铬（II）配合物的合成在15mL水中溶解0.6g草酸钾和1.4g草酸，小火加热搅拌可以加速溶解。待草酸钾和草酸全部溶解后，停止小火加热，向溶液中慢慢加入0.5g研细的重铬酸钾，并不断搅拌，观察反应现象。待反应完毕后，将溶液转移至蒸发血，小火加热蒸发溶液近干，冷却使结晶析出。用布氏漏斗及吸滤瓶过滤，并用丙酮洗涤晶体，得到暗绿色的K;[Cr(C204);]·3H20晶体，在烘箱内于110℃C下烘干。该反应的方程式如下所示：2K2C204+7H2C204+K2Cr20 → 2K3[Cr(C204)3] +6C021 +7H202.铬（II）配合物溶液的配制(1)Ks[Cr(C,O4)3]溶液的配置，在电子天平上称取0.10gK;[Cr(C,O4);]·3H20晶体，溶于50mL去离子水。(2)K[Cr(H2O)6](SO4)溶液的配制称取0.20g硫酸铬钾，溶于25mL去离子水中，得到蓝色溶液。(3)[Cr(EDTA)]溶液的配制称取0.10gEDTA溶于150mL去离子水中，加
有 3 种 d−d 跃迁，相应地在电子光谱上应有 3 个吸收峰，但实验中往往只能测得 2 个明显的吸收峰，第 3 个吸收峰则被强烈的电荷迁移吸收所覆盖。配体场研究 结果表明，对于八面体中 d 3 电子构型的配合物，在电子光谱中先应确定最大波 长的吸收峰所对应的波长 λmax，然后代入上述公式求其分裂能 Δo。 对于相同中心离子的配合物，按其 Δo 的相对大小将配位体排序，即得到光 谱化学序列。 仪器、药品及材料 仪器：紫外−可见分光光度计，电子天平，烧杯（100 mL）3 个，烧杯（250 mL）1 个，量筒（100 mL），循环水真空泵，吸滤瓶，布氏漏斗，蒸发皿。 药品：草酸钾 K2C2O4 (s)，重铬酸钾 K2Cr2O7 (s)，草酸 H2C2O4 (s)，乙二胺 四乙酸二钠(EDTA) (s)，三氯化铬 CrCl3•6H2O (s)，硫酸铬钾 KCr(SO4)2•12H2O (s)， 丙酮。 实验步骤 1. 铬（III）配合物的合成 在 15 mL 水中溶解 0.6 g 草酸钾和 1.4 g 草酸，小火加热搅拌可以加速溶解。 待草酸钾和草酸全部溶解后，停止小火加热，向溶液中慢慢加入 0.5 g 研细的重 铬酸钾，并不断搅拌，观察反应现象。待反应完毕后，将溶液转移至蒸发皿，小 火加热蒸发溶液近干，冷却使结晶析出。用布氏漏斗及吸滤瓶过滤，并用丙酮洗 涤晶体，得到暗绿色的 K3[Cr(C2O4)3]•3H2O 晶体，在烘箱内于 110 ºC 下烘干。 该反应的方程式如下所示： 2K2C2O4 + 7H2C2O4 + K2Cr2O7 → 2K3[Cr(C2O4)3] + 6CO2↑ + 7H2O 2. 铬（III）配合物溶液的配制 (1) K3[Cr(C2O4)3]溶液的配置 在电子天平上称取0.10 g K3[Cr(C2O4)3]•3H2O 晶体，溶于 50 mL 去离子水。 (2) K[Cr(H2O)6](SO4)2 溶液的配制 称取 0.20 g 硫酸铬钾，溶于 25 mL 去离 子水中，得到蓝色溶液。 (3) [Cr(EDTA)]-溶液的配制 称取 0.10 g EDTA 溶于 150 mL 去离子水中，加
热使其溶解，然后加入0.10g三氯化铬，小火加热，得到紫色的[Cr(EDTA)]溶液。该反应需要小火加热20分钟左右。3.配合物电子光谱的测定在360~700nm波长范围内，以去离子水为参比溶液，比色皿的厚度为1cm，测定上述三种配合物的电子光谱。数据记录与处理1.从电子光谱上确定最大吸收波长2max，并按下式计算各配合物的晶体场分裂能A。：1A。= ×1072.将得到的△。数值与理论值进行对比。思考题1.配合物中心离子d轨道的能级在八面体场中如何分裂？写出Cr（IIl）八面体配合物中Cr3+的d电子排布式。2.晶体场分裂能的大小主要与哪些因素有关？3.写出C2O4-，HO，EDTA在光谱化学序列中的前后顺序。4本实验中配合物的浓度是否影响△。的测定？补充资料扫描二维码，获得本次实验的视频资料，供大家参考。口实验内容提供：赵永梅、王辉（化学实验中心）实验讲义编写：吴鹏程（无机化学教研所）实验试做：吴鹏程、刘小瑜（无机化学教研所）
热使其溶解，然后加入 0.10 g 三氯化铬，小火加热，得到紫色的 [Cr(EDTA)]-溶液。该反应需要小火加热 20 分钟左右。 3. 配合物电子光谱的测定 在 360 ~ 700 nm 波长范围内，以去离子水为参比溶液，比色皿的厚度为 1 cm， 测定上述三种配合物的电子光谱。 数据记录与处理 1. 从电子光谱上确定最大吸收波长 λmax，并按下式计算各配合物的晶体场 分裂能 Δo： Δ𝑜 = 1 𝜆 × 107 2. 将得到的 Δo数值与理论值进行对比。 思考题 1. 配合物中心离子 d 轨道的能级在八面体场中如何分裂？写出 Cr（III）八 面体配合物中 Cr3+的 d 电子排布式。 2. 晶体场分裂能的大小主要与哪些因素有关？ 3. 写出 C2O4 2−，H2O，EDTA 在光谱化学序列中的前后顺序。 4. 本实验中配合物的浓度是否影响 Δo的测定？ 补充资料 扫描二维码，获得本次实验的视频资料，供大家参考。 实验内容提供：赵永梅、王辉（化学实验中心） 实验讲义编写：吴鹏程（无机化学教研所） 实验试做：吴鹏程、刘小瑜（无机化学教研所）