Paulina Krzemińska data wykonania ćwiczenia:
Kaja Fac 9.12.2011r.
Łukasz Pączek
Ćwiczenie 5. Opis solwatacji jonów za pomocą empirycznych parametrów charakteryzujących rozpuszczalniki na przykładzie widm elektronowych.
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia było zbadanie wpływu rozpuszczalnika na widmo absorpcji kationu kompleksowego miedzi (II) i anionu jodkowego i ich interpretacja pomocą parametrów kwasowości i zasadowości Lewisa.
Wykonanie ćwiczenia
Ćwiczenie było podzielone na dwie części.
Część I: W pierwszej mieliśmy za zadanie rozpuszczenie 40ul roztworu zawierającego kationy miedzi (II) w szeregu rozpuszczalników i zmierzenie długości fali przy których następowała absorpcja za pomocą spektrometru UV-VIS w zakresie widzialnym. Następnie wykonaliśmy mieszaniny kompleksu miedzi w różnych stosunkach objętościowych wody i DMSO i powtórzyliśmy pomiary.
Część II: W drugiej części ćwiczenia przeprowadziliśmy podobną procedurę tym razem z roztworem jonów jodkowych, rozpuszczając je w różnych alkoholach, zaś na końcu w mieszaninach wody i metanolu w różnych proporcjach i mierząc długość fali, zaabsorbowanej w zakresie UV.
Opracowanie wyników
Część I: Wyniki pomiarów długości zaabsorbowanej fali zestawiliśmy tabeli razem z parametrami.
DN
SB
ß
AN
ε
λmax [nm]
νmax [cm-1]
1/ ε
ACN
14,1
0,286
0,40
19,3
37,50
585,5
17079,4
0,027
AC
17,0
0,475
0,48
12,5
20,70
594,0
16835,0
0,048
W
18,0
-
0,47
54,8
78,39
588,0
17006,8
0,013
MeOH
19,1
0,545
0,66
41,6
32,70
594,5
16820,9
0,031
THF
20,0
0,591
0,55
8,0
7,58
620,5
16116,0
0,132
DMF
26,6
0,613
0,69
16,0
36,71
609,0
16420,4
DMSO
29,8
0,647
0,76
46,68
616,0
16233,8
0,021
Następnie sporządziliśmy wykresy zależności liczby falowej od parametrów przenikalności elektrycznej 1/ε, liczby akceptorowej i donorowej, stałej zasadowości ß i skali zasadowości SB. Do każdej serii wyników utworzyliśmy krzywą linii trendu, aby zbadać współczynniki korelacji by ocenić wiarygodność funkcji liczby falowej od danego parametru.
Powyższy wykres pokazuje, że dla większości rozpuszczalników wartość parametru przenikalności jest w przybliżeniu taka sama, z wyjątkiem tetrahydrofuranu, dla którego ε ma znacznie mniejszą wartość. Dlatego po nieuwzględnieniu tej zależności dla THF przyjmujemy, że dla pozostałych rozpuszczalników ta zależność jest stała.
Wykres zależności liczby falowej od liczby akceptorowej nie jest wiarygodną funkcją do opisu oddziaływań w kompleksie miedzi (II), ponieważ jej współczynnik korelacji jest niski, co oznacza, że tylko w niewielkiej części zależność ta jest miarodajna.
Wykres zależności od liczby donorowej okazuje się być dużo lepszą ilustracją oddziaływań międzycząsteczkowych w kompleksie, ponieważ jego współczynnik korelacji jest bliski jedności. Wartość DN dla THF została przez nas pominięta w konstrukcji linii trendu, ponieważ jej uwzględnienie znacznie zaburzyłoby liniowość wyników.
Współczynnik korelacji w przypadku funkcji liczby falowej w SB uwzględniając wszystkie rozpuszczalniki przyjmuje wartość 0.72, więc jest mniej wiarygodny od zastosowania liczby donorowej do obliczeń. Zyskuje natomiast, jeśli nie uwzględnimy THF (0.82) tak, jak w przypadku DN. Na podstawie linii równania funkcji możemy obliczyć parametr dla wody SBWody=0,35
Podobnie sytuacja wygląda w przypadku skal zasadowości ß. Jeżeli nie bierzemy pod uwagę THF, współczynnik korelacji jest jeszcze mniejszy, niż w przypadku SB i osiąga wartość 0.82 dopiero wtedy, gdy w serii pomiarowej nie umieścimy również wartości parametru dla DMF.
Dla mieszaniny rozpuszczalników H2O:DMSO zmierzyliśmy długości fali zaabsorbowanych, przeliczyliśmy na liczby falowe, z których wyznaczyliśmy wartości parametru DN z równania funkcji νmax =-53,771*DN+17849
H2O
20
80
611,0
16366,6
27,6
40
60
600,0
16666,7
22,0
595,0
16806,7
19,4
591,0
16920,5
17,3
Obliczona przez nas wartość DN 17.3 dla mieszaniny zawierającej 80% objętościowych wody jest błędna, ponieważ najmniejszą możliwą wartością, dla 100% czystej wody jest 18.0.
Część II:
pu_lina