实验用分光光度法测定弱电解质的电离常数

用分光光度法测定弱电解质的电离常数

一、实验目的和要求

1. 掌握一种测定弱电解质的电离常数的方法。

2. 掌握分光光度法测定甲基红电离常数的基本原理。

3. 掌握分光光度计及pH 计的原理和使用。

二、实验原理

根据朗伯-比耳(Lanbert-Bear)定律，溶液对单色光的吸收，遵守下列关系式：

kCl T I I A ==-=1

lg lg

0 1

式中，A 为吸光度； I/I 0为透光率T ；k 为摩尔吸光系数它是溶液的特性常

数；C 为溶液浓度；l 为溶液的厚度。

在分光光度分析中，将每一种单色光，分别依次地通过某一溶液，测定溶液对每一种光波的吸光度，以吸光度A 对波长λ作图，由图可以看出，对应于某一波长有一个最大的吸收峰用这一波长的入射光通过该溶液就有最佳的灵敏度。 从1式可以看出，对于固定长度吸收槽，在对应的最大吸收峰的波长λ)下测定不同浓度c 的吸光度，就可以做出线性的A~C ，就是光度法的定量分析的基础。

以上讨论是对于单组份溶液的情况，对于含有两种以上组分的溶液，情况就要复杂一些。

1．若两种被测定组分的吸收曲线彼此不相重合，这种情况就很简单，就等

于分别测定两种单组分溶液。

2．若两种被测定组分的吸收曲线相重合，且遵守贝尔-郎比定律，则可在两

波长λ1及λ2时（λ1、λ2是两种组分单独存在时吸收曲线最大吸收峰波长）测定其总吸光度，然后换算成被测定物质的浓度。

根据贝尔-郎比定律，假定吸收槽长度一定时，则

A A A

B B B A A K

C B A K C λλλλ⎫=⎪

⎬=⎪⎭

对于单组份： 2 对于单组份： 12A+B A+B

12A A λλλλ设，分别代表在及时混合溶液的总吸光度，则

111112

2222A+B A B A A B B

A+B A B A A B B A A +A K C +K C A A +A K C +K C λλλλλλλλλλ==== 3 4 1122A B A B

12A A A A A B 3λλλλλλ此处、、、分别代表及时组分和的吸光度。由式可得：

11

1

A+B A A

B B

A K C C K λλλ

-=

5

54将式代入式：

1221

2121

B A+B B A+B A

A B B A

K A K A C 6K K K K λλλλλλλλ-=

-

12A+B

A+B

12K A C A~C K A A 56A B λλλλλ 这些不同的值均可由纯物质求得，也就是说，在纯物质的最大吸收峰时，测定吸光度和浓度的关系。如果在该波长处符合贝尔-郎比定律，那么为直线，直线的斜率为值，、是混合溶液在，十二册的总吸

光度，因此根据、式即可计算混合溶液中组分和组分的浓度。

本实验是用分光光度法测定弱电解质（甲基红）的电离常数，犹豫甲基红本身带有颜色，而且在有机溶剂中电离度很小，所以用一般的化学分析法或者其它物理方法进行测定都有困难，但用分光光度法可不必将其分离，且同时能测定两组分的浓度。甲基红在有机溶剂中形成下列平衡：

甲基红的电离常数：

B A

H C K C

+⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦=⎡⎤⎣⎦

或 B A C pK pH lg C ⎡⎤⎣⎦=-⎡⎤⎣⎦

由7式知，只要测定溶液中[B]与[A]的浓度及溶液的pH 值，即可求得甲基

红的电离常数。

三、仪器试剂 仪器：722型分光光度计1台；pHs-3D 型酸度计1台；容量瓶(100mL)7只；量筒(100mL)1只；烧杯100mL ，4只)；移液管(10mL ，刻度)2支；洗耳球1只

试剂：酒精（95%，化学纯）；HCl(0.1mol/L)；HCl(0.01mol/L)；醋酸钠(0.04mol/L)；甲基红溶液

四、实验步骤 1. 制备溶液

(1) 甲基红溶液将1g甲基红加300mL95%的乙醇，用蒸馏水稀释至500mL容量瓶中。

(2) 甲基红标准溶液取10mL上述溶液，加入50mL95%乙醇，用蒸馏水稀释至100mL容量瓶中。

(3) 溶液A 取10.00mL甲基红标准溶液，加入0.1mol/L盐酸10mL，用蒸馏水稀释至100mL容量瓶中。

(4) 溶液B 取10mL甲基红标准溶液，加入0.04mol/L醋酸钠25mL，用蒸馏水稀释至100mL容量瓶中。

溶液A的pH约为2，甲基红以酸式存在。溶液B的pH约为8，甲基红以碱式存在。将溶液A、B和空白液(蒸馏水)分别放入三个洁净的比色皿内，测定吸收光谱曲线。

2. 吸收光谱曲线的测定

（1）用752分光光度计测定溶液A和溶液B的吸收光谱曲线并求出最大吸收峰的波长。波长从360nm开始，每隔20nm测定一次（每改变一次波长都有先用空白溶液校正），直至620nm为止。

由所得的吸光度A与λ作A-λ曲线，从而求得溶液A和溶液B的最大吸收峰波长λ1和λ2。