分光光度法測溴酚藍(lán)的電離平衡常數(shù)

1、分光光度法測溴酚藍(lán)的電離平衡常數(shù)摘要：溴酚藍(lán)（BPB ）是一種酸堿指示劑，本身帶有顏色且在有機(jī)溶劑里電離度很小，所以一般的化學(xué)分析法或其他物理化學(xué)方法很難測定其電離平衡常數(shù)。然而用分光光度法可以現(xiàn)在蒸餾水的參照下測出 BPB 的最大吸收波長，繼而測出在最大吸收波長下對不同濃度的BPB 溶液的吸收，從而求算出溴酚藍(lán)的電離平衡常數(shù)。關(guān)鍵詞：溴酚藍(lán)、貝爾-朗比定律、分光光度法、電離平衡常數(shù) 前言：根據(jù)BPB 在不同的電離度下有不同的吸光度測量BPB 的電離度，每種物質(zhì)對于通過它的單色光的吸收具有選擇性。分光光度法是基于這種物質(zhì)對光的選擇吸收性而建立的，這一特性不僅是研究物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，也是定量分

2、析的基礎(chǔ)。因此可以利用不同波長對某多組分溶液的組分的不同吸收來確定體系中組分的含量，本實(shí)驗(yàn)利用其來求算溴酚藍(lán)（BPB ）的電離平衡常數(shù)。BPB 在有機(jī)溶劑中存在著以下的電離平衡：zHA = H+A 【1】溶液中含有顯色物質(zhì)HA 和A -引起的，HA 和A -有自己的特定吸收波長，而且不會產(chǎn)生交叉，因此可以利用分光光度法測定兩種不同物質(zhì)的組分，從而確定BPB 的電離平衡常數(shù)?！?】波長為的單色光通過任何均勻而透明的介質(zhì)時，由于物質(zhì)對光的吸收作用而使透射光的強(qiáng)度（I ）比入射光的強(qiáng)度（I0）要弱，其減弱的程度與所用的波長有關(guān)。又因分子結(jié)構(gòu)不相同的物質(zhì)，對光的吸收有選擇性，因此不同的物質(zhì)在吸收光譜上

3、所出現(xiàn)的吸收峰的位置及其形狀，以及在某一波長范圍內(nèi)的吸收峰的數(shù)目和峰高都與物質(zhì)的特性有關(guān)。分光光度法就是根據(jù)物質(zhì)對光的選擇性吸收的特性而建立的，這一特性不僅是研究物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，也是定性定量分析的基礎(chǔ)。根據(jù)貝爾郎比定律，溶液對于單色光的吸收，遵守下列關(guān)系式： 式中D 消光度（或光密度）；I / I 0消光率；K 摩爾消光系數(shù)，它是溶液的特性常數(shù)； l 被測溶液的厚度（即吸收槽的長度）； c 溶液濃度。在分光光度分析中，將每一種單色光，分別、依次地通過某一溶液，測定溶液對每一種光波的消光。以消光度（D ）對波長（）做圖，就可以得到該物質(zhì)的分光光度曲線，或吸收光譜曲線?？梢钥闯觯瑢?yīng)于某一波長

4、有著一個最大的吸收峰，用這一波長趵人射光通過該溶液就有著最佳的靈敏度。從上式可以看出，對于固定長度的吸收槽，在對應(yīng)最大吸收峰的波長（）下，測定不同濃度c 的消光，就可以做出線性的D c 線，這就是定量分析的基礎(chǔ)。也就是說，在該波長時, 若溶液遵守貝爾郎比定律，則可以選擇這一波長來進(jìn)行定量分析?！?】實(shí)驗(yàn)部分一、 實(shí)驗(yàn)儀器與實(shí)驗(yàn)試劑雙光束紫外分光光度計TU1901 1 臺 超級恒溫水浴 1 臺 pH計 10mL 移液管 3 支 25mL 移液管 1 支 25mL 量筒 1 只 滴管若干 100mL 容量瓶 7個5×10-5mol ·dm -3的溴酚藍(lán)溶液， 0.1mol &#

5、183;dm -3的HCl 溶液 1 mol·dm -3的HCl 溶液 0.1 mol·dm -3NaOH 溶液0.2 mol·dm -3NaOH 溶液 0.1 mol·dm -3鄰苯二甲酸氫鉀溶液二、實(shí)驗(yàn)步驟1. 打開超級恒溫水浴使恒溫在25，打開分光光度計，預(yù)熱儀器，同時掀開樣 品室蓋。2. 用蒸餾水作空白溶液，用以校正儀器 3. 不同酸度下，溴酚藍(lán)溶液吸光度D 的測定按附中表格配制不同pH 值下的BPB 溶液，把已經(jīng)恒溫的溶液逐一以蒸餾水作參比，測量其吸光度。再在分光光度計上迅速測量極酸極堿溶液的吸光度D1 和D2 。 三、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：1. 在不

6、測量時，應(yīng)將暗室蓋子打開，以延長光電管壽命。2. 使用比色皿時，禁止用手觸摸光面玻璃。測不同酸度下的吸光度值時，最 好只用一只比色皿，以減小誤差。3.pH 計應(yīng)在接通電源2030min 后進(jìn)行測定。四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析實(shí)驗(yàn)中，恒溫槽的溫度在24.99到25.01之間變化，可認(rèn)為其溫度保持恒定在25.00。試驗(yàn)中在不同的PH 值下測得BPB 溶液的吸光度得到圖一。圖一·溴酚藍(lán)的光吸收曲線由圖一可知，其最大吸收波長約為593.00nm 。因此數(shù)據(jù)取BPB 溶液在593.00nm 處的吸光度。在極堿性的條件下, 溶液呈紫色, 在極酸的條件下，溶液為黃色【3】，分別測得其 D -D 1在測

7、定D1、D2 后，再測一系列PH 下的溶液的光密度，以lg 對PH 作圖 D 2-D 由于數(shù)據(jù)中的pH=4.169，吸光度為0.203. 為錯誤數(shù)據(jù)故舍棄。對其他數(shù)據(jù)擬合得到的直線如下圖二所示，l g (D -D 1 /(D 2-D 0.0-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0pH圖二·各BPB 溶液的lgD -D 1pH 關(guān)系圖D 2-D由圖可知，直線的關(guān)系式為Y=0.91X-3.64 當(dāng)Y=0時，X=4.00 由公式lgD -D 1-4.00=pH-pKa，得pKa=4.00 所以Ka=10D 2-D五、誤差計算與分析查閱文獻(xiàn)可得溴酚藍(lán)的PKa=4.10【4】，實(shí)驗(yàn)計算所得的P

8、ka=4.00 所以有絕對誤差：4.00-4.10=0.10相對誤差：4. 004. 10÷4.10100%=2.43%分析實(shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生的原因可能在以下幾方面：1. 由于PH 計在以前的使用過程操作不當(dāng)，使得現(xiàn)在使用時的靈敏度較差， 讀數(shù)不是十分穩(wěn)定。2. 實(shí)驗(yàn)時室溫較高，會造成溶液溫度的變化，進(jìn)而造成吸光度測量的不準(zhǔn)確， 從而影響最終結(jié)果。3. 測量極酸極堿溶液時沒有迅速測量，可能使溶液在配置后產(chǎn)生了變化。 4. 作圖時采用近似法，所求亦是近似解，也會存在一定的誤差。要想盡量消除誤差，除了提高儀器性能外，還要適當(dāng)多測幾組數(shù)據(jù)，減小誤差；另外要在最大吸收波長處測量，因?yàn)閮x器的絕對誤差

9、一定時，可降低相對誤差；被測溶液最好現(xiàn)測現(xiàn)配。盡量減小主觀誤差。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)論 在不同的pH 環(huán)境下，BPB 溶液中A 的濃度不同，而其濃度又與吸光度相關(guān)。因此實(shí)驗(yàn)利用分光光度法測量得到溴酚藍(lán)不同pH 情況下的吸收曲線，得到最大吸收波長（593nm ），以及其電離常數(shù)（10-4.00），相對偏差較小，測量較準(zhǔn)確，說明這是一種測定酸堿指示劑電離平衡常數(shù)的較好的方法。參考文獻(xiàn)1，崔獻(xiàn)英，柯燕雄，單紹純編，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社物理化學(xué)實(shí)驗(yàn) （2000 年）2傅獻(xiàn)彩，沈文霞，姚天揚(yáng)編，南京 ，高等教育出版社，物理化學(xué)上冊 （1990 年）3周公度等，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，化學(xué)辭典2004，115 4周

10、公度等，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，化學(xué)辭典2004，749英文摘要與關(guān)鍵詞如下：Measure the balance constant of ionization of Bromphenalblue(BPB by SpectrophotometerAbstract ： BPB can indicate whether a material is an acid or alkali. Since it has abright color itself and a low ionization in organic solvent, general chemical analysis , as we

11、ll as some other physical methods come across a lot of difficulties in thedetermination of the ionization constant. However, with a spectrophotometer and an ionic analyzer, we can determinate the furthest absorbing wavelength of BPB with the help of blank corrective liquor of distilled water. Then a series of different copies of liquor of BPB with different acidity should be prepared and their absorbency should be measured by the spect