分光光度计实验报告

分光光度计实验报告

实验六 分光光度法测溴酚蓝的电离平衡常数

王思雨 PB12207007

中国科学技术大学生命科学院

摘要 本实验中我们通过使用722型分光光度计测量出了溴酚蓝(Bromphenalblue)的最大吸收波长，并了解了溶液浓度对λmax 的影响

以及酸度对B.P.B 的影响和用缓冲溶液调节溶液酸度的方法。

关键词 分光光度计 溴酚蓝 电离平衡常数

1．前言

本实验用分光光度法测定弱电解质溴酚蓝的电离平衡常数。溴酚蓝是一种酸碱指示剂，本身带有颜色且在有机溶剂中电离度很小，所以用一般的化学分析法或其他物理化学方法很难测定其电离平衡常数。而分光光度法可以利用不同波长对其组分的不同吸收来确定体系中组分的含量，从而求算溴酚蓝的电离平衡常数。 溴酚蓝在有机溶剂中存在着以下的电离平衡：

HA H ++A －

其平衡常数为： K a =+-[H A HA ][][]

(6－2) 溶液的颜色是由显色物质HA 与A －引起的，其变色范围PH 在

3.1～

4.6之间，当PH ≤3.1时，溶液的颜色主要由HA 引起的，呈黄色；在PH ≥4.6时，溶液的颜色主要由A －引起，呈蓝色。实验证明，对蓝色产生最大吸收的单色光的波长对黄色不产生吸收，在其最大吸收波长时黄色消光为0或很小。用对A －产生最大吸收波长的单色光测定电离后的混合溶液的消光，可求出A －的浓度。令A －在显色物质中所占的分数为X ，则HA 所占的摩尔分数为1－X ，所以

K X X

a =--1[]A (6－3) 或者写成： lg PH lg 1a X K X

=+- (6－4) 根据上式可知，只要测定溶液的PH 值及溶液中的[HA]和[A －]，就可以计算出电离平衡常数Ka 。

在极酸条件下，HA 未电离，此时体系的颜色完全由HA 引起，溶

（1）用10mL移液管准确移取5×10-5 mol·dm-3的B.P.B溶液20mL，置于一个洗干净的100mL的容量瓶中，并用50ml的移液管准确加入50mL0.1 mol·dm-3的邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液，加H2O 稀释到刻度，得1.0×10-5 mol·dm-3的B.P.B溶液。

（2）取１cm厚度的比色皿两只，分别用H 2O，1.0×10-5 mol·dm-3的B.P.B溶液洗净，再分别装入2/3体积的H2O，1.0×10-5 mol·dm-3的B.P.B溶液，把比色皿两光面擦干，正确插入光度计恒温比色槽中，用蒸馏水作空白溶液，用以校正仪器。放在靠内的一个槽内便于测量。

（3）开启仪器，测出最大的吸收光波长。

3、各个不同酸度的溴酚蓝溶液配置。

取7只100mL的干净容量瓶，分别加入20mL 5×10-5 mol·dm-3的B.P.B溶液，再分别加入50mlL0.1 mol·dm-3邻苯二甲酸氢钾溶液。加入的HCl和NaOH的量以书中表为准（注意在不同浓度下对酸碱体积的转换），再加稀释至刻度。可分别得到不同PH值下的B.P.B 溶液。

4、将上述七种不同酸度的溴酚蓝溶液用酸度计测量相应的pH

值。

5、不同酸度下，溴酚蓝溶液吸光度D的测定。

（1）将波长固定在λmax处，把已经恒温的溶液逐一以蒸馏水作参比，测量其吸光度，可得一系列的D值。

（2）取两只100mL容量瓶，分别加入20mL5×10-5 mol·dm-3的 B.P.B溶液。在另一支容量瓶中加入50mL0.2

mol·dm-3的NaOH溶液稀释到刻度，得B.P.B的极碱

溶液，在另一支容量瓶中加入1 mol·dm-3的HCl溶

液10mL，稀释至刻度，得B.P.B的极酸溶液。

（3）在分光光度计上迅速测量极酸溶液、极碱溶液的吸光度D1和D2。

3．结果与讨论

实验结果：

PKa =4.055，Ka =8.825

10-

⨯,相对误差为1.10%

实验是应从浓度低的开始测量，我在测量中先测了4号，然后依次为3,2,1号。之后是5号，然后依次6,7号。

结果分析：

本次实验的误差较大，这是实验的严密性以及仪器的精密性所决定的，误差有如下主要来源：

1、在测量溶液吸光度时，读数会有较小的波动（一般不大于0.001），这是仪器的精确度所限制的，因为仪器所发出的单色光会随电源电流的波动而有微小变化。PH计使用时并不在恒温槽内，与分光仪的温度有一定差别，但是因为当天的气温较高，使得恒温槽内温度与室温相同，故造成的误差应当比较小。

2、人为误差主要体现在移取溶液，清洗润洗各种仪器上，这些可以通过熟能生巧和认真对待实验操作等方法减小误差。

3、因为pH计的测定时间较长，使得药剂不能做到现配现用，造成一定误差，不过对实验的影响应该不大。

4、pH计校准时精度不够，也会带来一定（较大）的误差。

5、在使用PH计时发现PH计上读数是不断变化的，我认为这是由于PH计极其灵敏（PH值后精确到第三位），而测量的体系并不是密闭的，因此由于酸的挥发以及碱与空气中二氧化碳相互作用引起PH的持续变化。而且书中在极酸极碱的PH值测定时也强调指出应迅速测量，也可证明这个观点。所以测量时应该在PH计读数刚开始发生反复时进行。

参考文献

[1]崔献英柯燕雄单绍纯物理化学实验中国科学

技术大学出版社 2000

[2]武汉大学编分析化学（第五版）高

等教育出版社

Spectrophotometric Determination of BPB ionization equilibrium constants

Wang Siyu PB12207007

Department of life science, University of Science &

Technology of China

Abstract In this experiment we measured the maximum absorption wavelength of BPB (Bromphenalblue) by the use of

722-spectrophotometer We studied the effect on the maximum absorption wavelength made by the solution concentration and

the impact on the B.P.B by the acidity and also get the knowledge of the way to use buffer solution to regulate the acid.

Key words Spectrophotometer Bromphenalblue Ionization equilibrium constants

实验处理附件

（一）数据记录

恒温槽温度初温：27.41℃；末温：27.39℃；

极酸和极碱情况下溶液的吸光度 D1：-0.0185； D2：0.685；

最大吸收波长 max：592.10nm；

不同PH值时B.P.B溶液的吸光度：

溶液PH： 2.974 3.260 3.538 3.755 4.173 4.420 4.614 吸光度D 0.042 0.083 0.133 0.194 0.347 0.421 0.473 吸光度D’：0.042 0.087 0.134 0.195 0.348 0.423 0.471 平均值0.042 0.085 0.1335 0.1945 0．3475 0.422 0.472