溴酚蓝

四、实验步骤
选做： 6、酸式最大吸收波长处，不同酸度下，溴酚蓝溶液吸光度D的测定 1）将波长固定在HA的最大吸收波长处，用光度测量方式以蒸馏水作 参比，用3cm的比色皿测量上述各溶液的吸光度D。 2）用3cm的比色皿分别测量前面配制的酸式、碱式溶液在此最大吸 收波长的吸光度D1和D2。
四、实验步骤
二、基本原理
从（1）式可以看出，对于固定厚度的比色皿，在最大吸 收波长下，测定不同浓度溶液的吸光度，就可以作出线性的D-c图， 这就是定量分析的基础。也就是说，在该波长时，若溶液遵守 Lambert-Beer定律，则可以选择这一波长来进行定量分析。 以上讨论的是单组分溶液的情况，对于含有多种吸光物质的溶 液，由于各吸光物质对一波长的单色光均有吸收作用，如果各吸 光物质之间互不发生化学反应，且各组分都遵守Lambert-Beer定 律，当某一波长的单色光通过这种含有多种吸光物质的溶液时， 溶液的总吸光度等于各吸光物质的吸光度之和。这一规律称吸光 度的加和性。据此，可以进行多组分的测定和某些化学反应平衡 常数的测定。 假定溶液中有x和y两种吸光物质，它们的定量测量可分别讨论 如下：
溴酚蓝离解平衡常数的测定
一、目的
1、掌握一种测定酸碱指示剂离解平衡常数的方法。 2、掌握TU-1810DASPC紫外可见分光光度计有关部分及 PB-10 pH计的使用方法。
二、基本原理
波长为λ的平行单色光通过含有均匀的吸 光物质的介质时，由于物质对光的吸收作用 而使透射光的强度（I）比入射光的强度（I0） 要弱，其减弱的程度与所用的波长有关。又 因分子结构不相同的物质，对光的吸收有选 择性，因此不同的物质在吸收光谱上所出现 的吸收峰的位置及形状，以及在某一波长范 围内的吸收峰的数目和峰高都与物质的特性 有关。分光光度法是根据物质对光的吸收的 特性而建立的，这一特性不仅是研究物质内 部结构的基础，也是定性、定量分析的基础。
二、基本原理
图1、组分x和y吸收光谱的重叠情况
二、基本原理
溴酚蓝（四溴苯酚磺酞或S,S-二氧化-4,4’-(3H2,1-苯并邻氧硫杂环戊基3-亚甲基)-双-(2,6-二溴 苯酚))的分子式为：
C19 H10O5 Br4 S
二、基本原理
或
二、基本原理
溴酚蓝是一种弱酸型的酸碱指示剂。具有酸（HA）和 碱（A-）两种形式，它在溶液中部分电离，主要用作酸碱指 示剂,其在溶液中存在以下的离解平衡： HA⇋H++A其离解平衡常数：
四、实验步骤
2）将波长固定在碱式的最大吸收波长处，用光度测量方式以蒸馏水作 参比，用1cm的比色皿测量各溶液的吸光度D。由于此时，HA不 产生吸收，所以溶液的D是不同浓度的A-产生的。 5、测量7种溶液的pH值 用pH为4.003和6.864的标准缓冲溶液校正PB-10 pH计后，分别 测量7种溶液的pH值（每次测定前均需重新校正）。
1 2
三、仪器和试剂
TU-1810DASPC分光光度计一台(北京普析通用仪器责任有限公司) PB-10 pH计一台（德国Sartorius） 10mL 移液管 3支 5×10-5mol· -3的溴酚蓝溶液 dm 5mL 移液管 2支 0.1mol· -3的HCl溶液 dm 25mL移液管1支 1mol· -3的HCl溶液 dm 10mL 量筒2个 0.1mol· -3的邻苯二甲酸氢钾溶液 dm 50mL容量瓶10个 0.1mol· -3的NaOH溶液 dm 25mL烧杯9个 pH为4.003和6.864的标准缓冲溶液 0~50C温度计一支 滴管若干
[ H ][ A ] Ka [ HA] (2)
pKa 4.1
二、基本原理
溶液的颜色是由HA和A-引起的，pH变色范围为3.14.6，当溶液的pH≤3.1时，溶液的颜色主要由HA（酸式） 引起呈黄色；当pH≥4.6时，溶液的颜色主要由A-（碱式） 引起，呈蓝紫色。实验表明，对蓝紫色产生最大吸收的 单色光的波长对黄色不产生吸收，在其最大吸收波长处， 黄色的吸光度为零或很小。因此，本实验我们可用对A产生最大吸收波长的单色光测定离解后的混合溶液的吸 光度， 可求出A-的浓度。令 A- 在显色物质中所占的量 分数为X，则HA所占的量分数为1-X， 所以
四、实验步骤
1、TU-1810DASPC分光光度计使用前应熟悉有关部分的操作。 2、选择比色皿。 3、确定酸式和碱式最大吸收波长及碱式最大吸收波长处HA和A-的 吸光度 1）移取两份10.00ml 5×10-5mol·dm-3的溴酚蓝溶液,分别置于两 个50mL的容量瓶中, 并用量筒向一只容量瓶中加入1mol·dm-3的 HCl溶液5mL, 向另一只容量瓶中加入 0.1mol·dm-3的NaOH溶液 1mL，用蒸馏水稀释到刻度，分别得到溴酚蓝的酸式、碱式溶液。 2）取1cm的比色皿四只，用两只装蒸馏水作参比溶液，先扫描仪 器的基线。再分别扫描溴酚蓝的酸式、碱式溶液的最大吸收波 长。 3）选定碱式的最大吸收波长，用光度测量方式,以蒸馏水为参比, 用1cm的比色皿分别测量前面配制的酸式、碱式溶液在此最大吸 收波长的吸光度D1和D2。测量结果应表明，酸式溶液呈黄色，测 得的吸光度为零。 *比较：移取10.00ml 5×10-5mol·dm-3的溴酚蓝溶液, 置于50mL的 容量瓶中, 并用移液管向容量瓶中加入0.1mol·dm-3的邻苯二甲 酸氢钾溶液25.00mL，用蒸馏水稀释到刻度，扫描最大吸收波长。
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二、基本原理
。 根据Lambert-Beer定律，溶液对于单色光的吸收，遵守下列 关系式：
D lg I0 alc I (1)
透光率 摩尔吸光系数 l 比色皿的厚度（cm） c 溶液的摩尔浓度 D 吸光度 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收。以吸光度（D）对波长（λ） 作图，就可以得到该物质的吸收光谱曲线。用最大吸收波长的 入射光通过该溶液就有着最佳的灵敏度。 I/I0 a
1、在本实验中，温度对测定结果有何影响？采取哪些措施 可以减少由此引起的实验误差？ 2、溴酚蓝酸式吸收曲线和碱式吸收曲线的交点称之为“等色点”，讨论 在等色点处光密度和溴酚蓝浓度的关系。 3、使用分光广度法对被测物质有什么要求？最大吸收波长是否与浓度有 关？ 4、在吸光度测定中，应该怎样选用比色皿？ 5、用分光光度计进行测定，为什么要用空白溶液校正零点？理论上应该 用什么溶液作为参比？ 6、为什么要用相对浓度？ 为什么可以用相对浓度?
五、数据记录和处理
1、
在A-最大吸收波长处，
表3、pH及
测量波长： 溶液编号 pH 1 2 3
D D1 以pH对 D2 D D D1 lg D2 D lg
作图，求
pKa 。
表
5 6 7
4
lg
D D1 D2 D
*2
在HA最大吸收处作上图，求
pKa
，并与前面的值进行比较。
六、思考讨论题
四、实验步骤
4、 碱式最大吸收波长处，不同酸度下，溴酚蓝溶液吸光度D的测定 1）取7只50mL的容量瓶，分别加入10.00ml 5×10-5mol· -3的溴酚蓝溶液， dm 再分别加入25.00mL 0.1mol· -3的邻苯二甲酸氢钾溶液，加入的HCl和 dm NaOH的量以表1为准，再加蒸馏水稀释到刻度，可分别得到不同pH值时 的溴酚蓝溶液。 表1、不同pH值加入HCl和NaOH量
溶液号 1 2 3 4 pH 值 3.2 3.4 3.6 3.8 0.1mol· -3 的 HCl 溶液 dm 体积/mL 7.85 5.20 3.15 1.40 溶液号 5 6 7 pH 值 0.1mol· -3 的 NaOH 溶液 dm 体积/mL 4.2 4.4 4.6 1.50 3.30 5.55
7、 注意事项 1）、溶液不要配错。 2）、不要将溶液洒在仪器内及机壳上，联机使用时不要打开仪器盖。 3）、在进入测定之前，在不同的测量模式下，需要进行基线的校准 或零点的校准。这时，注意要把两个装有空白溶液的比色皿分别 放入里边的参比池架和外边的样品池架中进行校准。 4）、不要用手接触比色皿的玻璃面，用镜头纸仔细擦净比色皿玻璃 面后再放入比色皿架内。 5）、放置比色皿时，不要拉动比色皿架，如有拉动应报告老师。不 要将毛玻璃面对准光源。不要弄破比色皿。不要弄丢比色皿固定 片，比色皿校正后不要随便更换， 。 6）、比色皿用完后要洗净，用蒸馏水泡在大烧杯中。
DA , DB
A B
A, HA A, A B, HA B, A
A
B
A
A, HA
七、附录---解方程组法
若比色皿厚度相同，则
a A , A DB a B , A D A [ A ] [ HA ] a B , A D A a A, A DB
八、参考文献
1、崔献英、柯燕雄、单绍纯编 《物理化学实验》 中国科学技术大学出版社（2000） 2、东北师范大学等校编 《物理化学实验》（第 二版）高等 教育出版 社（1989） 3、武汉大学主编 《分析化学》（上、下册，第五版）高等教育出版社 （2006） 4、顾翼东主编 《化学辞典》（第二版）上海辞书出版社（2003）
七、附录---解方程组法
分别为在HA和A-的最大吸收波长 和 处所测得 a a 的总的光密度。 a 、 和 a 、 分别为在波长 和 下的摩尔吸光系数。各物质的摩尔吸光系数值可 由作图法求得。例如，首先配制具有各种浓度的溴酚蓝 酸式溶液，将在波长 分别测定的各溶液吸光度对浓 度作图，得到一条直线，由直线斜率可求得 a 值， 其余摩尔吸光系数求法类同，从而求出 [A- ]与[HA]的 相对量，再测得溶液pH值最后按（2）式求出pKa值。
七、附录---解方程组法
如HA和 A-的吸收带互相重叠，而且它们都遵守Lambert-Beer定律， 对这一化学反应平衡体系， 分光光度计测得的吸光度包括两者的贡 献。
DA a A, HA [ HA]l A a A, A [ A ]l A DB aB , HA [ HA]lB aB , A [ A ]lB
D (1 X ) D1 XD2 X D D1 D2 D1
代入（4）式中得 D D1 pH pKa lg （5） D2 D
二、基本原理
在测定D1和D2后，再测一系列pH下的溶液的吸光度及pH，以 DD pH对 lg D D 作图应为一直线，由其在纵轴上的截距可求 pKa （溶液离子强度的变化对它的酸离解平衡常数没有显著的影响）。
五、数据记录和处理
实验温度： 酸式最大吸收波长： 碱式最大吸收波长： 等色点吸收波长:
五、数据记录和处理
表2、待测液光密度及pH数据表
测量波长： 项目 溶液 1 2 3 4 5 6 7 酸式 碱式 / / / / / / / / / / / / / / 一 二 比色皿厚度： D 电极斜率 三 平均 一 二 三 一 pH 测定 pH 二 三 平均
Ka 或者 pH pKa lg X 1 X （4） X [H ] 1 X （3）
二、基本原理
根据上式可知，用pH计测定溶液的pH值及用分光光度法测定溶液中 的[A-]/[HA]后 ，就可以计算出离解平衡常数。 在低pH条件下，HA可视为未离解，此时体系的颜色完全由HA引起， 溶液呈黄色，设此时体系的吸光度为D1；在高pH条件下， HA完全电离， 此时体系的颜色完全由A-引起，此时的吸光度为D2 ，D为两种极 端条件之间的诸溶液的吸光度，它随着溶液的pH而变化