甲基红溶液的电离实验报告.docx

甲基红溶液的电离实验报告 　　实验二甲基红离解平衡常数的测定　　一、实验目的　　1.学会用分光光度法测定溶液各组分浓度，并由此求出甲基红离解平衡常数。　　2.掌握可见分光光度计的原理和使用方法。　　二、实验原理　　1.分光光度法　　分光光度法是对物质进行定性分析、结构分析和定量分析的一种手段，而且还能测定某些化合物的物化参数，例如摩尔质量，配合物的配合比和稳定常数以及酸碱电力常数等。　　测定组分浓度的依据是朗伯-比尔定律：一定浓度的稀溶液对于单色光的吸收遵守下式　　A?lgI0　　I?klc(1)　　A为吸光度，I/I0为透光率T，k为摩尔吸光系数，l为溶液的厚度，c为溶液浓度。　　在分光光度分析中，将每一种单色光，分别依次通过某一溶液，测定溶液对每一种光波的吸光度，以吸光度A对波长λ作图，就可以得到该物质的分光光度曲线，或吸收光谱曲线，如图1所示。由图可以看出，对应于某一波长有一个最大的吸收峰，用这一波长的入射光通过该溶液就有着最佳的灵敏度。　　图1分光光度曲线　　从(1)式可以看出，对于固定长度吸收槽，在对应最大吸收峰的波长(λ)下测定不同浓度c的吸光度，就可作出线性的A~c线，这就是光度法的定量分析的基础。　　以上讨论是对于单组分溶液的情况。对含有两种以上组分的溶液，情况就要复杂一些：　　①若两种被测定组分的吸收曲线彼此不相重合，这种情况很简单，就等于分别测定两种单组分溶液。　　②两种被测定组分的吸收曲线相重合，且遵守Lambert-Beer定律，则可在两波长λ1及λ2时(λ1、λ2是两种组分单独存在时吸收曲线最大吸收峰波长)测定其总吸光度，然后换算成被测定物质的浓度。　　根据Beer-Lambert定律，假定吸收槽的长度一定(一般为1cm)，　　(3)(2)　　(4)　　此处AAλ1、AAλ2、ABλ1、ABλ2分别代表在λ1及λ2时组分A和B的吸光度。由(3)式可得：　　将(5)式代入(4)式得：　　这些不同的K值均可由纯物质求得。也就是说，在各纯物质的最大吸收峰的波长λ1、λ2时，测定吸光度A和浓度c的相关，如果在该波长处符合朗伯-比尔定律，那么A~c为直线，直线的斜率为K值。是混合溶液在λ1、λ2时测得的总吸光度，因此根据(5)、(6)式即可计算混合溶液中组分A和组分B的浓度。　　甲基红溶液即为②中所述情况。其他情况要比①②更复杂一些，本实验暂不作讨论。　　2.甲基红离解平衡常数及pK的测定　　甲基红是一种弱酸型的染料指示剂，具有酸和碱两种形式。其分子式为：(5)(6)　　它在溶液中部分电离，在碱性浴液中呈黄色，酸性溶液中呈红色。在酸性溶　　液中它以两种离子形式存在：　　在波长520nm处，甲基红酸式HMR对光有最大吸收，碱式吸收较小；在波长430nm处，甲基红碱式MR-对光有最大吸收，酸式吸收较小。故依据(5)、(6)式，可得：　　[MR-]/[HMR]=(A总430*K’HMR530-A总520*K’HMR430)/(A总520*K’MR-430-A总430*K’MR-520)(7)由于HMR和MR两者在可见光谱范围内具有强的吸收峰，溶液离子强度的变化对它的酸离解平衡常数没有显著影响，而且在简单CH3COOH-CH3COONa缓冲体系中就很容易使颜色在pH＝4~6范围内改变，因此比值[MR-]／[HMR]可用分光光度法测定而求得。　　甲基红的电离常数　　k?[H?][MR?]　　令-lgK=pK，则[HMR]　　?　　pK?pH?lg[MR]　　[HMR](8)　　由(8)式可知，只要测定溶液中[MR-]/[HMR]及溶液的pH值(用pH计测得)，即可求得甲基红的pK。　　3.可见分光光度计的原理及使用方法　　分光光度计的结构一般由五部分组成：　　本实验使用的是722N型可见分光光度计。　　使用此仪器时应注意：　　按照老师指导的仪器使用方法规范使用；　　如果仪器发生故障，需报告指导教师，不能自行进行修理；　　使用分光器前要预热仪器，使电压稳定；　　比色皿放入样品室前，用镜头纸擦干比色皿外的的溶液，切忌用手触碰比色皿透光面。　　三、仪器和试剂　　1、仪器　　722型分光光度计，(HANNAinstrument)pH211MicroprocessorpHmeter，容量瓶100ml11个，烧杯50ml3个，，移液管10ml2支，25ml2支，量筒50ml1个。　　2、试剂　　甲基红，95%酒精，HAc，，，，。　　四、实验步骤　　1.甲基红储备溶液的配制　　用研钵将甲基红研细，称取1g甲基红固体溶解于500ml95%酒精中。甲基红储备溶液已配好，此步骤略去。　　2.甲基红标准溶液的配制　　由公用滴定管