甲基橙离解常数的测定
发布时间：2017-09-01
1、实验目的
通过甲基橙离解常数的测定，掌握分光光度法测定一元弱酸离解常数的原理、方法和测定步骤。
2、实验原理
测定弱酸的离解常数是在分析化学研究工作中经常遇到的问题，分光光度法中所用的显色剂一般都是弱酸(或弱碱)，在研究这类新试剂时，需用分光光度法测定其离解常数。
对于一元弱酸，在溶液中存在以下平衡：
根据式(6.6)，只要知道溶液的pH值和［HB]／［B一]，就可以计算出离解常数Ka。pH值可用pH度计，［HB]和[B一]可从溶液的吸光度获得。对于浓度为c的一元弱酸，可以准备3种溶液：一种是强酸性溶液，此时可以认为溶液中全部以HB形态存在，溶液的吸光度AHB为：
第二种溶液呈强碱性，HB完全离解成B-，溶液的吸光度AB-为：
如果溶液的pH值在pKa附近，HB和B一在溶液中共存，此时的吸光度AB-为:
由式(6.8)～式(6.11)，不难得到:
代入式(6.7)，得到:
由测得的溶液的pH、AHB、AB-和A，就可算出一元弱酸HB的离解常数。对于弱碱也有类似的算法。
甲基橙为一元弱酸，当甲基橙溶液在pH值为3.1～4.4时，存在以下平衡：
在某一浓度下，不同pH值的溶液中，甲基橙有图6.10所示的吸收光谱。最高曲线为酸式(HMO)的吸收曲线，最低曲线为碱式(MO-)的吸收曲线，其他曲线为HMO和MO-共存时的曲线，它们的形状与溶液的pH值有关。从图6.10可以得到AHMO和AMO一,以及不同pH值时所对应的A值，代人式(6.13)，得到一组Pka值，取其平均值。
3、仪器与试剂
仪器：岛津UV-2100紫外-可见分光光度计；
pH酸度计，
容量瓶：50mL 7个；
移液管：5mL，10mL各1支；
试剂：甲基橙溶液(2×10-4mol／L)：称取65.4mg甲基橙，溶于水后，稀释至1000mL；
KCl溶液：2.5mol／L；
HCl溶液：2mol／L；
氯乙酸一氯乙酸钠缓冲溶液：总浓度为0.50mol／L，pH值分别为2.7，3.0和3.5；
HAc-Ac一缓冲溶液：总浓度为0.50mol／L，pH值分别为4.0，4.5和6.0。
4、实验内容与步骤
(1)溶液配制
取7个50mL容量瓶，编号，按表6.3制备测定溶液。用水稀释至刻度，摇匀，用pH计精确测定溶液的pH值。
(2)吸光度测定
用lcm吸收池，以水作参比，测定各溶液的吸光度，记下各测定结果。
5、注意事项
(1)pH值的测定应精确到小数点后第二位。
(2)溶液的配制将直接影响测定结果，容量瓶中甲基橙的含量尽可能相同。
6、数据处理
用测得的吸光度值和pH值，通过上述公式计算出甲基橙的离解常数Ka。
参考资料：现代仪器分析实验与技术
