甲基红离解平衡常数的测定

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1、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(1)A为吸光度，I/I0为透光率T，k为摩尔吸光系数（与溶液的性质有关），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

2、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-

3、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)，(2)(3)(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：(5)将(5)式代入(4)式得：(6)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

4、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（HMR）和碱（MR-）两种形式。其分子式为：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

5、*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。甲基红的电离常数令-lgK=pK，则(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

6、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。二、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（A.R.），95%酒精，0.1mol.L-1HAc，0.01mol.L-1HCl，0.1mol.L-1H

7、Cl，0.01mol.L-1NaAc，0.04mol.L-1NaAc。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放出5ml甲基红储备液于100ml，用量筒加入50ml95%酒精溶液，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。储备溶液呈深红色，稀释成标准溶液后颜色变浅。3.A溶液(纯酸式)和B溶液(纯碱式)的配制A溶液：取10.00ml甲基红标准溶液，加10.000.1mol.L-1HCl，