分光光度法測(cè)溴酚藍(lán)的電離平衡常數(shù)

1、分光光度法測(cè)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(cè)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(cè)出 BPB 的最大吸收波長(zhǎng)，繼而測(cè)出在最大吸收波長(zhǎng)下對(duì)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(cè)量BPB 的電離度，每種物質(zhì)對(duì)于通過(guò)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(duì)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(zhǎng)對(duì)某多組分溶液的組分的不同吸收來(lái)確定體系中組分的含量，本實(shí)驗(yàn)利用其來(lái)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(zhǎng)，而且不會(huì)產(chǎn)生交叉，因此可以利用分光光度法測(cè)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(zhǎng)為的單色光通過(guò)任何均勻而透明的介質(zhì)時(shí)，由于物質(zhì)對(duì)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(zhǎng)有關(guān)。又因分子結(jié)構(gòu)不相同的物質(zhì)，對(duì)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(zhǎng)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(duì)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(duì)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(cè)溶液的厚度（即吸收槽的長(zhǎng)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(guò)某一溶液，測(cè)定溶液對(duì)每一種光波的消光。以消光度（D ）對(duì)波長(zhǎng)（）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?，對(duì)應(yīng)于某一波長(zhǎng)

4、有著一個(gè)最大的吸收峰，用這一波長(zhǎng)趵人射光通過(guò)該溶液就有著最佳的靈敏度。從上式可以看出，對(duì)于固定長(zhǎng)度的吸收槽，在對(duì)應(yīng)最大吸收峰的波長(zhǎng)（）下，測(cè)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(shuō)，在該波長(zhǎng)時(shí), 若溶液遵守貝爾郎比定律，則可以選擇這一波長(zhǎng)來(lái)進(jìn)行定量分析。【2】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(jì)TU1901 1 臺(tái) 超級(jí)恒溫水浴 1 臺(tái) pH計(jì) 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(gè)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(kāi)超級(jí)恒溫水浴使恒溫在25，打開(kāi)分光光度計(jì)，預(yù)熱儀器，同時(shí)掀開(kāi)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(cè)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(cè)量其吸光度。再在分光光度計(jì)上迅速測(cè)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(cè)量時(shí)，應(yīng)將暗室蓋子打開(kāi)，以延長(zhǎng)光電管壽命。2. 使用比色皿時(shí)，禁止用手觸摸光面玻璃。測(cè)不同酸度下的吸光度值時(shí)，最 好只用一只比色皿，以減小誤差。3.pH 計(jì)應(yīng)在接通電源2030min 后進(jìn)行測(cè)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(cè)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(zhǎng)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(cè)得其 D -D 1在測(cè)

7、定D1、D2 后，再測(cè)一系列PH 下的溶液的光密度，以lg 對(duì)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(cuò)誤數(shù)據(jù)故舍棄。對(duì)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(shí)，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(jì)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(jì)算所得的P

8、ka=4.00 所以有絕對(duì)誤差：4.00-4.10=0.10相對(duì)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(jì)在以前的使用過(guò)程操作不當(dāng)，使得現(xiàn)在使用時(shí)的靈敏度較差， 讀數(shù)不是十分穩(wěn)定。2. 實(shí)驗(yàn)時(shí)室溫較高，會(huì)造成溶液溫度的變化，進(jìn)而造成吸光度測(cè)量的不準(zhǔn)確， 從而影響最終結(jié)果。3. 測(cè)量極酸極堿溶液時(shí)沒(méi)有迅速測(cè)量，可能使溶液在配置后產(chǎn)生了變化。 4. 作圖時(shí)采用近似法，所求亦是近似解，也會(huì)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(cè)幾組數(shù)據(jù)，減小誤差；另外要在最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)量，因?yàn)閮x器的絕對(duì)誤差

9、一定時(shí)，可降低相對(duì)誤差；被測(cè)溶液最好現(xiàn)測(cè)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(cè)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(zhǎng)（593nm ），以及其電離常數(shù)（10-4.00），相對(duì)偏差較小，測(cè)量較準(zhǔn)確，說(shuō)明這是一種測(cè)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(guó)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(cè) （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