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用分光光度法測定弱電解質的電離常數(shù),長江師范學院化學化工學院,【目的要求】,1.用分光光度法測定弱電解質的電離常數(shù)。2.掌握分光光度法測定甲基紅電離常數(shù)的基本原理。3.掌握分光光度計及pH計的正確使用方法。,實驗原理,本實驗測定電解質(甲基紅)的電離常數(shù)，是根據甲基紅在電離前后具有不同顏色和對單色光的吸收特性，借助于分光光度法的原理，測定其電離常數(shù).HMR(酸式,紅色)H＋＋MR－堿式(黃色),,,朗伯-比耳(Lanbert-Bear)定律,溶液對單色光的吸收遵守下列關系式朗伯-比耳(Lanbert-Bear)定律：(3)式中，A為吸光度；I/I0為透光率T；C為溶液濃度；l為溶液的厚度；k為消光系數(shù)。,溶液中如含有一種組分，其對不同波長的單色光的吸收程度，如以波長(λ)為橫坐標，吸光度(A)為縱坐標可得一條曲線，如圖1中.單組分a和單組分b的曲線均稱為吸收曲線，亦稱吸收光譜曲線。根據公式(3)，當吸收槽長度一定時，則Aa＝kaCa(4)Ab＝kbCb(5)如在該波長時，溶液遵守朗伯-比耳定律，可選用此波長進行單組分的測定。,,,,溶液中單組分的測定,圖1部分重合的吸收曲線,λ(nm),溶液中雙組分吸光度的測定,溶液中含有兩種組分(或兩種組分以上)的溶液，各自具有特征的光吸收曲線，并在各組分的吸收曲線互不干擾時，可在不同波長下，對各組分進行吸光度測定。當溶液中兩種組分a、b各具有特征的光吸收曲線，且均遵守朗伯-比耳定律，但吸收曲線部分重合，如圖1所示，則兩組分(a+b)溶液的吸光度應等于各組分吸光度之和，即吸光度具有加和性。吸收槽長度一定時，則混合溶液在波長分別為λa和λb時的吸光度可表示為:,,,由光譜曲線可知，組分a代表［HMR］，組分b代表［MR-］，,單組分在波長為λa和λb時的k值。而λa和λb可以通過測定單組分的光吸收曲線，分別求得其最大吸收波長。如在該波長下，各組分均遵守朗伯-比耳定律，則其測得的吸光度與單組分濃度應為線性關系，直線的斜率即為k各物質在各吸收波長時的吸收系數(shù)。再通過兩組分的混合溶液的吸光度測定即可以測得，根據(8)、(9)兩式可以求出［MR-］和［HMR］值。,【儀器試劑】,752分光光度計1臺；精密pH計1臺；pH復合電極；容量瓶；燒杯；移液管。95%乙醇(A.R.)；HCl(0.1moldm-3)；甲基紅(A.R.)；醋酸鈉(0.05moldm-3、0.01moldm-3)；醋酸(0.02moldm-3)。,實驗步驟,1.制備溶液2.吸收光譜曲線的測定3.驗證朗伯-比耳定律,求出4.測定混合溶液的總吸光度及其pH值。,1.制備溶液,(1)甲基紅溶液稱取1g甲基紅，加入300mL95%的乙醇，待溶后，用蒸餾水稀釋至500mL容量瓶中。(2)甲基紅標準溶液取10.00mL上述溶液，加入50mL95%乙醇，用蒸餾水稀釋100mL至容量瓶中。(3)溶液a取10.00mL甲基紅標準溶液，加入0.1moldm-3鹽酸10mL，用蒸餾水稀釋至100mL容量瓶中。(4)溶液b取10.00mL甲基紅標準溶液，加入0.04moldm-3醋酸鈉25mL，用蒸餾水稀釋至100mL容量瓶中。,2.吸收光譜曲線的測定,接通電壓，預熱儀器。測定溶液a和溶液b的吸收光譜曲線，求出最大吸收峰的波長λa和λb。波長從360nm開始，每隔20nm測定一次，在吸收高峰附近，在40nm范圍內，每隔5nm測定一次，每改變一次波長都要用空白溶液校正，直至波長為620nm為止。作A-λ曲線。求出波長λa和λb值。,3.驗證朗伯-比耳定律,求出,(1)分別將溶液a用0.01moldm-3鹽酸稀釋為原來濃度的0.75倍、0.50倍和0.25倍；溶液B用0.01moldm-3醋酸鈉稀釋至原來濃度的0.75倍、0.50倍和0.25倍。(2)在波長為λa、λb處分別測定上述各溶液的吸光度A。如果在λa、λb處，上述溶液符合朗伯-比耳定律，則可得四條A-C直線，由此可求出k值。,4.測定混合溶液的總吸光度及其pH值,(1)取4個100mL容量瓶，分別配制含甲基紅標準液、醋酸鈉溶液和醋酸溶液的四種混合溶液。(2)分別用λa和λb波長測定上述四個溶液的總吸光度。(3)測定上述四個溶液的pH值。,【數(shù)據處理】,1.根據實驗步驟2測得的數(shù)據作A-λ圖，繪制溶液a和溶液b的吸收光譜曲線，求出最大吸收峰的波長λa和λb。2.實驗步驟3中得到四組A-C關系圖，從圖上可求得單組分溶液a和溶液b在波長各為λa和λb時的四個吸光系數(shù)3.由實驗步驟4所測得的混合溶液的總吸光度，根據(8)、(9)兩式，求出各混合溶液中［MR-］、［HMR］值。4.根據測得的pH值，按(2)式求出各混合溶液中甲基紅的電離平衡常數(shù)，對4個K值求平均。,【注意事項】,甲基紅溶液、甲基紅標準溶液配好后應盛于棕色瓶中。使用分光光度計時，先接通電源，預熱20min。為了延長光電管的壽命，在不測定時，應將暗盒蓋打開；注意拉桿的使用。使用精密pH計前應預熱，使儀器穩(wěn)定，然后標定。使用中注意保護電極，使用后套上裝有電極補充液的電極套。本實驗數(shù)據處理可用Excl處理，但要設計好頁面。,