用分光光度法测定弱电解质的电离常数绍兴文理学院化学化工学院

【目的要求】

1. 用分光光度法测定弱电解质的电离常数。

2. 掌握分光光度法测定甲基红电离常数的基本原理。

3. 掌握分光光度计及 pH 计的正确使用方法。

实验原理

本实验测定电解质 ( 甲基红 ) 的电离常数，是根据甲基红在电离前后具有不同颜色和对单色光的吸收特性，借助于分光光度法的原理，测定其电离常数 .

HMR( 酸式 , 红色 ) H ＋＋ MR －碱式 ( 黄色 )

朗伯 - 比耳 (Lanbert-Bear) 定律溶液对单色光的吸收遵守下列关系式朗伯 - 比耳 (L

anbert-Bear) 定律： (3) 式中， A 为吸

光度； I/I0 为透光率 T ； C 为溶液浓度； l 为溶液的厚度； k 为消光系数。

溶液中如含有一种组分，其对不同波长的单色光的吸收程度，如以波长 (λ) 为横坐标，吸光度 (A) 为纵坐标可得一条曲线，如图 1 中 .单组分 a 和单组分 b 的曲线均称为吸收曲线，亦称吸收光谱曲线。根据公式 (3) ，当吸收槽长度一定时，

则 Aa ＝ kaCa (4) Ab ＝ kbCb (5) 如在该波长时，溶液遵守朗伯 - 比耳定律，可选用此波长进行单组分的测定。

溶液中单组分的测定

图 1 部分重合的吸收曲线

λ(nm)

溶液中双组分吸光度的测定 溶液中含有两种组分 ( 或两种组分以上 ) 的溶液，

各自具有特征的光吸收曲线，并在各组分的吸收曲线互不干扰时，可在不同波长下，对各组分进行吸光度测定。

当溶液中两种组分 a 、 b 各具有特征的光吸收曲线，且均遵守朗伯 - 比耳定律，但吸收曲线部分重合，如图1所示，则两组分 (a+b) 溶液的吸光度应等于各组分吸光度之和，即吸光度具有加和性。

吸收槽长度一定时，则混合溶液在波长分别为λa 和 λb 时的吸光度 可表示为 :

由光谱曲线可知，由光谱曲线可知，组分组分 aa 代表［代表［ HMRHMR ］，］，组分组分 bb 代表［代表［ MR-MR- ］，］，

单组分在波长为 λa 和 λb 时的 k值。而 λa 和 λb 可以通过测定单组分的光吸收曲线，分别求得其最大吸收波长。如在该波长下，各组分均遵守朗伯 - 比耳定律，则其测得的吸光度与单组分浓度应为线性关系，直线的斜率即为 k各物质在各吸收波长时的吸收系数。 再通过两组分的混合溶液的吸光度测定即可以测得 ，根据 (8) 、 (9) 两式可以求出［ MR- ］和［ HMR ］值。

【仪器试剂】 752 分光光度计 1 台；精密 pH 计 1 台；

pH 复合电极；容量瓶；烧杯；移液管。

95% 乙醇 (A.R.) ； HCl(0.1mol·dm-3) ；甲基红 (A.R.) ；醋酸钠 (0.05mol·dm-3 、0.01mol·dm-3) ；醋酸 (0.02mol·dm-3) 。

实验步骤1. 制备溶液

2. 吸收光谱曲线的测定

3. 验证朗伯 - 比耳定律 , 求出

4. 测定混合溶液的总吸光度及其 pH 值。

1. 制备溶液 (1) 甲基红溶液 称取 1g 甲基红，加入 300mL95% 的

乙醇，待溶后，用蒸馏水稀释至 500mL 容量瓶中。 (2) 甲基红标准溶液 取 10.00mL 上述溶液，加入 50m

L95% 乙醇，用蒸馏水稀释 100mL 至容量瓶中。 (3 ) 溶液 a 取 10.00mL 甲基红标准溶液，加入 0.1mo

l·dm-3 盐酸 10mL ，用蒸馏水稀释至 100mL 容量瓶中。 (4) 溶液 b 取 10.00mL 甲基红标准溶液，加入 0.04m

ol·dm-3 醋酸钠 25mL ，用蒸馏水稀释至 100mL 容量瓶中。

2. 吸收光谱曲线的测定 接通电压，预热仪器。测定溶液 a 和溶液 b 的吸收光

谱曲线，求出最大吸收峰的波长 λa 和 λb 。 波长从 360nm 开始，每隔 20nm 测定一次，在吸收

高峰附近，在 40nm 范围内，每隔 5nm 测定一次，每改变一次波长都要用空白溶液校正，直至波长为 6

20nm 为止。作 A-λ 曲线。 求出波长 λa 和 λb 值。

3. 验证朗伯 - 比耳定律 , 求出

(1) 分别将溶液 a 用 0.01mol·dm-3 盐酸稀释为原来浓度的 0.

75 倍、 0.50 倍和 0.25 倍；溶液 B 用 0.01mol·dm-3 醋酸钠稀释至原来浓度的 0.75 倍、 0.50 倍和 0.25 倍。

(2) 在波长为 λa 、 λb 处分别测定上述各溶液的吸光度 A 。如果在 λa 、 λb 处，上述溶液符合朗伯 - 比耳定律，则可得四条 A-C 直线，由此可求出 k 值。

4. 测定混合溶液的总吸光度及其 pH 值(1)  取 4 个 100mL 容量瓶，分别配制含甲基红标

准液、醋酸钠溶液和醋酸溶液的四种混合溶液。

(2) 分别用 λa 和 λb 波长测定上述四个溶液的总吸光度。

(3) 测定上述四个溶液的 pH 值。

编号

试剂用量 /mL

甲基红标准液

醋酸纳溶液 (0.05mol·dm-

3)

醋酸溶液 (0.02mol·dm-3)

A 10 20 50

B 10 20 25

C 10 20 10

D 10 20 5

【数据处理】1. 根据实验步骤 2 测得的数据作 A-λ图，绘制溶液

a 和溶液 b 的吸收光谱曲线，求出最大吸收峰的波长 λa 和 λb 。

2. 实验步骤 3 中得到四组 A-C关系图，从图上可求得单组分溶液 a 和溶液 b 在波长各为 λa 和 λb 时的四个吸光系数

3. 由实验步骤 4 所测得的混合溶液的总吸光度，根据 (8) 、 (9) 两式，求出各混合溶液中［ MR- ］、［ HMR ］值。

4. 根据测得的 pH 值，按 (2) 式求出各混合溶液中甲基红的电离平衡常数，对 4 个 K 值求平均。

【注意事项】 甲基红溶液、甲基红标准溶液配好后应盛于棕

色瓶中。 使用分光光度计时，先接通电源，预热 20min 。

为了延长光电管的寿命，在不测定时，应将暗盒盖打开；注意拉杆的使用。

使用精密 pH 计前应预热，使仪器稳定，然后标定。使用中注意保护电极，使用后套上装有电极补充液的电极套。

本实验数据处理可用 Excl 处理，但要设计好页面。