Transcript 甲基红的酸离解平衡常数的测定

甲基红的酸离解平
衡常数的测定
一、实验目的
二、实验原理
三、药品仪器
四、实验步骤
五、实验记录
六、数据处理
七、结果分析与讨论
八、注意事项
九、思考题
Department of Chemistry
实验目的
1.测定甲基红的酸离解平衡常数。
2.掌握分光光度计和酸度计的使用方法。
Department of Chemistry
实验原理
甲基红（对-二甲氨基-邻-羧基偶氮苯）是
一种弱酸型的染料指示剂，具有酸（HMR）和
碱（MR－）两种形式，它在溶液中部分电离，
在碱性溶液中呈黄色，酸性溶液中呈红色。
在溶液中存在一个离解平衡，简单地写成：
HMR
H＋ ＋
MR－
甲基红的酸形式
甲基红的碱形式
其离解平衡常数：
[ H  ][MR ]
K
[ HMR]
[ MR ]
pK  pH  lg
[ HMR]
(1)
(2)
Department of Chemistry
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的影响，
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。
Department of Chemistry
对一化学反应平衡体系，分光光度计测得的光
密度包括各物质的贡献，根据朗伯－比尔定
律，当c单位为mol·L－1，l 单位为cm时，a为
摩尔吸光系数。由此可推知甲基红溶液中总
的光密度为：
DA ＝ aA，HMR [HMR] l + aA，MR-[MR－] l
（3）
DB ＝ aB，HMR[HMR] l + a B，MR-[MR－] l
（4）
实验中若使用1cm比色皿，即l＝1 ，则由（3）
式得：

[ MR ] 
DA  a A, HMR [HMR]l
a A, MR  l
(5)
Department of Chemistry
将（5）式代入（4）式得：
[ HMR] 
a A, MR  DB  aB , MR  DA
(aB , HMR a A, MR   aB , MR  a A, HMR )l
(6)
DA、DB分别为在HMR和MR－的最大吸收波长处
所测得的总的光密度。aA，HMR、aA，MR- 和aB，HMR、
aB，MR- 分别为在波长λA和λB下的摩尔吸光系数。各
物质的摩尔吸光系数值可由作图法求得。
[MR－]与[HMR]的相对量可由（5）、（6）式得出，
pH值可由酸度计测定得出；最后按（2）式求出pK值。
Department of Chemistry
药品仪器
1. 722型分光光度计
2. pHS－3型pH计容量瓶（100mL）
3. 移液管 （10mL）
4. 温度计（0~100℃）
5. 甲基红贮备液：0.5g晶体甲基红溶于300ml 95%的乙醇
中，用蒸馏水稀释至500ml。
6. 标准甲基红溶液：取8ml贮备液加50ml 95%的乙醇稀
释至100ml。
7. PH为6.84的标准缓冲溶液
8. 醋酸钠溶液 0.04 mol· L-1 、 0.01 mol· L-1
9. 醋酸 0.02 mol· L-1
10. 盐酸 0.1 mol· L-1 、0.01 mol· L-1
Department of Chemistry
实验步骤
调节分光光
度计
标定酸度计
测定甲基红酸式（HMR）和碱
式（MR－）的最大吸收波长
测定它们在λA、λB下
的摩尔吸光系数
测定在λA和λB下各溶液的光密度DA
和DB，测各溶液的pH值
Department of Chemistry
1.722型分光光度计的使用
(1)将灵敏度旋钮调置“1”档，（放大倍率最小）；
(2)开启电源预热20分钟，选择开关置“T”，波长调置测
试
用波长；
(3)打开试样室盖（光门自动关闭），调节“0”旋钮，使数
字显示为“00.0”；
(4)放入参比液，调节100%旋钮，使数字显示为“100.0”；
（如不到100.0，适当调整灵敏度的档度，同时重复“3”）；
(5)选择开关置于“A”调节吸光度调零旋钮，数字显示为
0.000，移入被测溶液，显示A值。
(6)改变测试波长，稍等片刻，重新调整0和100%后，比
色皿光面通光路。
Department of Chemistry
2.测定甲基红酸式(HMR)和碱式(MR－)的最大吸收波长
测定下述两种甲基红总浓度相等的溶液的光密度随波长的
变化，即可找出最大吸收波长。
第一份溶液（A）：取10mL标准甲基红溶液，加10mL 0.1
mol·L-1HCl，稀释至100mL，此溶液的pH值大约为2，因此甲
基红完全以HMR式存在。
第二份溶液（B）：取10mL标准甲基红溶液和25mL0.04
mol·L-1 CH3COONa溶液，稀释至100mL，此溶液的pH值大约
为8，因此甲基红完全以MR－式存在。
取部分A液和B液分别放在2个1cm比色皿内，在350~600
nm之间每隔10nm测定它们相对于水的光密度。由光密度对波
长作图，找出最大吸收波长λA、λB。
Department of Chemistry
3. 检验HMR和MR—是否符合比尔定律并测定它们
在λA、 λB下的摩尔吸光系数。
取部分A液和B液，分别各用0.01 mol·L-1 的HCl和
0.01 mol·L-1 的CH3COONa稀释至它们原浓度的0.75，
0.50，0.25倍及原溶液，制成一系列待测液。在波长
λA和λB下测定这些溶液相对于水的光密度。由光密度
对浓度作图并计算在λA下甲基红酸式（HMR）和碱
式（MR－）的aA，HMR、 aA，MR-及在λB下的aB，HMR、
aB，MR-。
Department of Chemistry
4.求不同pH值下HMR和MR－的相对量
在四个100mL的容量瓶中分别加入10mL标准甲
基红溶液和25mL 0.04 mol·L-1 CH3COONa溶液，
并分别加入50mL、25mL、10mL、5mL的0.02
mol·L-1 的CH3COOH，然后用蒸馏水稀释至刻
度制成一系列待测液。测定在λA和λB下各溶液
的光密度DA和DB，用酸度计测得各溶液的pH值。
Department of Chemistry
实验数据记录
实验日期：
；室温：
℃；气压：
KPa
1.测定甲基红HMR和MR－的最大吸收波长
2.测定HMR和MR－在λA、λB下的摩尔吸光系数
3.求不同pH值下HMR和MR－的相对量
Department of Chemistry
1.测定甲基红HMR和MR-的最大吸收波长
波长/nm
350
360
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500
510
520
530
540
550
560
570
580
590
600
610
620
光密度DA
光密度DB
波长/nm
光密度DA
光密度DB
Department of Chemistry
2. 测定HMR和MR- 在λA、λB下的摩尔吸光系数
A液的倍数
1.0
0.75
0.50
0.25
1.0
0.75
0.50
0.25
①λA下的D
②λB下的D
B液的倍数
③λA下的D
④λB下的D
作图求出摩尔吸光系数；由①得aA，HMR；
由②得aB，HMR ；由③得aA，MR- ；由④得a B， MRDepartment of Chemistry
3.求不同pH值下HMR和MR－的相对量
溶液序号
λA下的D
λB下的D
pH
1
2
3
4
Department of Chemistry
数据处理
1.找出甲基红HMR和MR-的最大吸收波长
2.作图求出摩尔吸光系数；由①得aA,HMR；
由②得aB,HMR ；由③得aA,MR- ；由④得a B, MR3.计算出甲基红的酸离解平衡常数
4.与文献值比较
Department of Chemistry
2. 测定HMR和MR- 在λA、λB下的摩尔吸光系数
A液的倍数
1.0
0.75
0.50
0.25
1.0
0.75
0.50
0.25
①λA下的D
②λB下的D
B液的倍数
③λA下的D
④λB下的D
作图求出摩尔吸光系数；由①得aA，HMR；
由②得aB，HMR ；由③得aA，MR- ；由④得a B， MRDepartment of Chemistry
3.计算出甲基红的酸离解平衡常数

[ MR ] 
DA  a A, HMR [HMR]l
[ HMR] 
a A, MR  l
(5)
a A, MR  DB  aB , MR  DA
(aB , HMR a A, MR   aB , MR  a A, HMR )l
溶液序号
[ MR  ]
[ HMR]
[ MR ]
pK  pH  lg
[ HMR]
[ MR  ]
lg
[ HMR]
(2)
(6)
PH
pK
1
2
3
4
Department of Chemistry
文献值：
其最大吸收峰的波长
λ1＝520±10nm；λ2＝425±10nm
在室温范围内甲基红的pK为5.05±0.15
Department of Chemistry
实验结果与讨论
⑴结果：实测值为pK=
⑵计算实验偏差：
⑶分析产生偏差的原因：
⑷有何建议与想法？
Department of Chemistry
注意事项：
1.恒温；
2.改变测试波长，稍等片刻，重新调整0和
100%后，比色皿光面通光路；
Department of Chemistry
思考题
1.在本实验中，温度对测定结果有何影响？
采取哪些措施可以减少由此而引起的实验
误差？
2.甲基红酸式吸收曲线和硒式吸收曲线的交
点称之为“等色点”，讨论在等色点处光
密度和甲基红浓度的关系。
3.什么要用相对浓度？为什么可以用相对浓
度？
4.在光密度测定中，应该怎样选用比色皿。
Department of Chemistry