ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Исследование сольватации ионов Си2 в водных растворах с помощью спектров поглощения из "Практикум по физической химии изд3" Цель работы. Изучение спектров поглощения водных растворов солей и сольватации ионов. [c.118] Электронные спектры поглощения растворов солей металлов с недостроенной -оболочкой могут быть использованы для исследования процессов сольватации, например для выяснения строе-ния1сольватной оболочки иона. [c.118] В качестве примера предлагается исследование спектра растворов солей Си . Ион двухвалентной меди имеет электронную конфигурацию 15 28 2р 35 3р 3 . [c.118] Оптические свойства иона Си определяются только недостроенной электронной оболочкой 3 . Свободному иону Си отвечает определенный энергетический уровень, или терм, т. е. определенное значение энергии. Основной терм иона двухвалентной меди—(стр. 83—84). [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 расщепляется, т. е. в растворе для 3 -оболочки будет существовать не одно, а несколько весьма близких энергетических состояний. Теория показывает, что если поле, образуемое оболочкой, имеет симметрию октаэдра, 3 -уровень расщепляется на два подуровня (рис. 46, б) если же поле имеет симметрию тетрагональной бипирамиды (рис. 46, в), 3 -уровень расщепляется на четыре подуровня. [c.119] Переход иона Си 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.119] Порядок выполнения работы. Задача сводится, следовательно, к измерению спектра и анализу полосы поглощения. [c.119] Приготовляют приблизительно 0,1 Л1 раствор соли меди, подкислив его 2—3 каплями концентрированной НаЗО . Поглощение измеряют на спектрофотометре СФ-5 или СФ-4 в области 450—1100 ммк через каждые 5—10 ммк по методике, описанной на- стр. 103. Применяют призматическую кювету длиной 1 см. Чем круче поднимается или спадает кривая поглощения, тем короче интервалы длин волн, при которых измеряют оптическую плотность. [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 стр. 81. [c.120] 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 иона Си . в растворе и тем самым о расположении молекул в сольватной оболочке. [c.121] В отчете, кроме графиков и их анализа, приближенно рассчитывают энергию, необходимую для перехода электрона с невозбужденного 3 -уровня на возбужденный Зб -уровень в поле молекул воды. Рассчитывают также молярный коэффициент поглощения Кгпах и по его величине судят о характере электронного перехода, отраженного в спектре (стр. 80). [c.121] На основе экспериментальных данных можно вычислить силу осциллятора /, характеризующую вероятность электронного перехода, и продолжительность жизни системы в возбужденном состоянии г по формулам (13) и (14), приведенным на стр. 80. Для расчета / можно воспользоваться формулой (17), подставляя туда Кшах И ДЛЯ экспериментальной полосы, пренебрегая тем, что она является результатом наложения двух полос. Хотя полоса поглощения не вполне симметрична, полученные значения достаточно характеризуют происходящие электронные переходы. [c.121] Аналогичная задача может быть выполнена с раствором соли трехвалентного хрома Сг , который имеет электронную конфигурацию 15 28 2р 35 3р 3с( (терм Р). Согласно теории поля лигандов уровень 3(1 , отвечающий свободному иону Сг , расщепляется в октаэдрическом поле шести молекул воды на три близких подуровня. При этом возможны два перехода из основного состояния в возбужденное и в видимой области спектра должны наблюдаться две полосы поглощения. [c.121] Задача сводится к измерению поглощения 0,05 М раствора Сг2(50 )д-18Н2О и обнаружению в спектре двух полос поглощения. Йсследуют симметрию полос, рассчитывают Кт-ах и обеих полос и энергии квантов, возбуждающих переходы. [c.121] Вернуться к основной статье