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1、,实验六 分光光度法测溴酚蓝的电离平衡常数 王思雨 PB12207007 中国科学技术大学生命科学院 摘要 本实验中我们通过使用 722 型分光光度计测量出了溴酚蓝 (Bromphenalblue)的最大吸收波长，并了解了溶液浓度对max 的影响 以及酸度对 B.P.B 的影响和用缓冲溶液调节溶液酸度的方法。 关键词 分光光度计 溴酚蓝 电离平衡常数 1前言 本实验用分光光度法测定弱电解质溴酚蓝的电离平衡常数。溴酚 蓝是一种酸碱指示剂，本身带有颜色且在有机溶剂中电离度很小，所 以用一般的化学分析法或其他物理化学方法很难测定其电离平衡常 数。而分光光度法可以利用不同波长对其组分的不同吸收来确定体
2、系 中组分的含量，从而求算溴酚蓝的电离平衡常数。 溴酚蓝在有机溶剂中存在着以下的电离平衡：,HA,其平衡常数为： Ka ,H+A H A ,HA,(62),溶液的颜色是由显色物质 HA 与 A引起的，其变色范围 PH 在 3.14.6 之间，当 PH3.1 时，溶液的颜色主要由 HA 引起的，呈黄 色；在 PH4.6 时，溶液的颜色主要由 A引起，呈蓝色。实验证明， 对蓝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 收波长时黄色消光为 0 或很小。用对 A产生最大吸收波长的单色光 测定电离后的混合溶液的消光，可求出 A的浓度。令 A在显色物质 中所占的分数为 X，则 HA 所占的摩
3、尔分数为 1X，所以,X,a,K ,1 X,A (63),a,X,1 X,或者写成： lg PH lg K (64),根据上式可知，只要测定溶液的 PH 值及溶液中的HA和A， 就可以计算出电离平衡常数 Ka。 在极酸条件下，HA 未电离，此时体系的颜色完全由 HA 引起，溶 液呈黄色。设此时体系的消光度为 D1；在极碱条件下，HA 完全电离，,1,此时体系的颜色完全由 A引起，此时的消光度为 D ，D 为两种极端条 2 件之间的诸溶液的消光度，它随着溶液的 PH 而变化，则有： D=(1X)D1+XD2,D2 D,推 出 ： X D D1,代入（4）式中得： lg,a,D D,D D,1,2
4、, PH PK,(65),12,在测定 D 、D 后，再测一系列 PH 下的溶液的光密度，以lg,D D,D D,1,2 对 PH 作图应为一直线，由其在横轴上的截距可求出 PKa，从而可得 该物质的电离平衡常数。 2.实验部分,(一)仪器与试剂 药品： 510-5moldm-3 的溴酚蓝溶液 0.1483moldm-3 的 HCl 溶液 1 moldm-3 的 HCl 溶 液 0.1 moldm-3NaOH 溶 液 0.2 moldm-3NaOH 溶液 0.1 moldm-3 邻苯二甲酸氢钾溶液 仪器： 722 型分光光度计(上海第三分析仪器厂) 1 台 银河 CS501 恒温槽（中国重庆银
5、河试验仪器有限公司） 1 台 inoLab 740 PH 计 （WTW） 1 台 10mL 移 液 管 3 支 25 移 液 管 1 支 50mL 移 液 管 1 支 100mL 容 量 瓶 7 个 (二) 实验过程 1、打开超级恒温水浴使之恒温在 25，打开分光光度计，预热 仪器，同时掀开样品室盖。 2、确定溶液的最大吸收波长。 （1）用 10mL 移液管准确移取 510-5 moldm-3 的 B.P.B 溶液 20mL，置于一个洗干净的 100mL 的容量瓶中，并用 50ml 的移液管 准确加入 50mL0.1 moldm-3 的邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液，加 H2O 稀,2,释到刻度，得
6、1.010-5 moldm-3 的 B.P.B 溶液。 （2）取cm 厚度的比色皿两只，分别用 H2O，1.010-5 moldm-3 的 B.P.B 溶液洗净，再分别装入 2/3 体积的 H2O，1.010-5 moldm-3 的 B.P.B 溶液，把比色皿两光面擦干，正确插入光度计恒温比色槽中， 用蒸馏水作空白溶液，用以校正仪器。放在靠内的一个槽内便于测量。 （3）开启仪器，测出最大的吸收光波长。 3、各个不同酸度的溴酚蓝溶液配置。 取 7 只 100mL 的干净容量瓶，分别加入 20mL 510-5 moldm-3 的 B.P.B 溶液，再分别加入 50mlL0.1 moldm-3 邻苯
7、二甲酸氢钾溶液。 加入的 HCl 和 NaOH 的量以书中表为准（注意在不同浓度下对酸碱 体积的转换），再加稀释至刻度。可分别得到不同 PH 值下的 B.P.B 溶 液。 4、将上述七种不同酸度的溴酚蓝溶液用酸度计测量相应的 pH 值。 5、不同酸度下，溴酚蓝溶液吸光度 D 的测定。 将波长固定在max 处，把已经恒温的溶液逐一以蒸馏水作 参比，测量其吸光度，可得一系列的 D 值。 取两只 100mL 容量瓶，分别加入 20mL510-5 moldm-3 的 B.P.B 溶液。在另一支容量瓶中加入 50mL0.2 moldm-3 的 NaOH 溶液稀释到刻度，得 B.P.B 的极碱溶液，在另一
8、 支容量瓶中加入 1 moldm-3 的 HCl 溶液 10mL，稀释至刻 度，得 B.P.B 的极酸溶液。 在分光光度计上迅速测量极酸溶液、极碱溶液的吸光度 D1 和 D2。 3结果与讨论 实验结果： PKa =4.055，Ka =8.82 105 ,相对误差为 1.10% 实验是应从浓度低的开始测量，我在测量中先测了 4 号，然后依次为 3,2,1 号。之后是 5 号，然后依次 6,7 号。 结果分析： 本次实验的误差较大，这是实验的严密性以及仪器的精密性所决 定的，误差有如下主要来源： 1、在测量溶液吸光度时，读数会有较小的波动（一般不大于,3,4,0.001），这是仪器的精确度所限制的
9、，因为仪器所发出的单色光会随 电源电流的波动而有微小变化。PH 计使用时并不在恒温槽内，与分 光仪的温度有一定差别，但是因为当天的气温较高，使得恒温槽内温 度与室温相同，故造成的误差应当比较小。 2、人为误差主要体现在移取溶液，清洗润洗各种仪器上，这些 可以通过熟能生巧和认真对待实验操作等方法减小误差。 3、因为 pH 计的测定时间较长，使得药剂不能做到现配现用，造 成一定误差，不过对实验的影响应该不大。 4、pH 计校准时精度不够，也会带来一定（较大）的误差。 5、在使用 PH 计时发现 PH 计上读数是不断变化的，我认为这是 由于 PH 计极其灵敏（PH 值后精确到第三位），而测量的体系并
10、不是 密闭的，因此由于酸的挥发以及碱与空气中二氧化碳相互作用引起 PH 的持续变化。而且书中在极酸极碱的 PH 值测定时也强调指出应迅 速测量，也可证明这个观点。所以测量时应该在 PH 计读数刚开始发 生反复时进行。 参考文献 崔献英 柯燕雄 单绍纯 物理化学实验 中国科学技 术大学出版社 2000 武汉大学编分析化学（第五版）高等教 育出版社 Spectrophotometric Determination of BPB ionization equilibrium constants Wang Siyu PB12207007 Department of life science, Univ
11、ersity of Science & Technology of China Abstract In this experiment we measured the maximum absorption wavelength of BPB (Bromphenalblue) by the use of,5,722-spectrophotometer We studied the effect on the maximum absorption wavelength made by the solution concentration and the impact on the B.P.B by
12、 the acidity and also get the knowledge of the way to use buffer solution to regulate the acid. Key words Spectrophotometer Bromphenalblue Ionization equilibrium constants 实验处理附件 （一）数据记录 恒 温 槽 温 度 初 温 ：27.41； 末 温 ：27.39； 极酸和极碱情况下溶液的吸光度 D1：-0.0185； D2：0.685； 最大吸收波长max：592.10nm； 不同 PH 值时 B.P.B 溶液的吸光度：,（二）数据处理,D2 D,以lg D D1 对 PH 作图， X 轴的截距为 PKa，读数、计算 Ka 值：（在,Origin 中处理数据的过程在本文件夹的 OPJ 文件里）,D D BPB 溶液的lg1 -PH 图象,D2 D,从图中可以读得 X 轴的截距为 4.645，由lg,6,a,D D,D D,1,2, PH PK 知这个值,就是 PKa，故 PKa =4.645，Ka =2.3 105 。查资料得到 BPB 电离平衡 常数标准值为 PKa=4.10，所以误差为（4.645-4.10）/4.10=13.3%,
