Experiment 2 解離常數的測定

 
一、目的：


1.利用吸收度測定的方法，研究指示劑游離常數的測定。
2.學習不同pH值緩衝溶液的配製及pH計的操作。
3.學習Hitatch U-2000紫外光及可見光吸收光譜儀之操作。


二、原理：

可見光光度計能用來測量酸鹼指示劑之解離常數(Ka)，
本實驗使用的酸鹼指示劑為溴瑞香草酚藍(bromothymol blue, )。
溴瑞香草酚藍是單質子酸( HIn )的指示劑，其游離可表示為：

(2-1)
(2-2)
(2-3)
(2-4)
將式(2-4)重排可得下式：
(2-5)
以對pH作圖，可得到斜率為－1 的直線，其截距為，
而的比值可由吸收光譜法測出，首先將指示劑加入酸使成HIn的型式，另加鹼配成鹼性溶液成的型式，並測出兩型式的最大吸收波長及。利用緩衝溶液配製不同pH值的溴瑞香草酚藍，並於波長測量各溶液的吸收度。
(2-6)
為定波長下吸收度(A)對pH作圖之圖形。的比值可由式(2-7)得出，同時算出。
(2-7)
繪出如圖2-1，由直線與橫軸的截距，HIn的及為。
若使用波長測量各溶液的吸收度對pH作圖，曲線的形狀與圖2-2相反。

四、儀器：


1. Hitatch U-2000紫外光及可見光光譜儀
2. pH計 3. 壓克力或光學玻璃試樣槽 2支
4. 吸量管(10 mL 有刻度) 3支 5. 50mL量瓶 7支
6. 250mL燒杯 6個 7. 安全吸球 1個
8. 藥杓 1支 9. 滴管 1支
10. 100mL量筒 1個

五、溶液配製：


1. 20%乙醇：
取200mL的95%乙醇與750mL蒸餾水混合而成。
2. 3M NaOH溶液：

取12克NaOH置於250mL燒杯中，加入100mL蒸餾水溶解後，
移至塑膠瓶中儲存。

3. 溴瑞香草酚藍溶液：

取0.3g溴瑞香草酚藍(bromothymol blue)溶於500mL 20%乙醇中。

4. 0.2M KH₂PO₄溶液：

秤取2.72克的KH₂PO₄溶於50mL的蒸餾水移至100mL的量瓶中，
在加水至標線，混合均勻，移至塑膠瓶中儲存。

5. 0.2M Na₂HPO₄溶液：

秤取7.16克的Na₂HPO₄˙12H₂O溶於50mL的蒸餾水移至100mL的量瓶中，
在加水至標線，混合均勻，移至塑膠瓶中儲存。

六、實驗步驟：


1. 取50mL量瓶7支並標號，於1至7號的量瓶中，各加入2mL溴瑞香草酚藍溶液。

2. 其次，依下表所述以吸量管吸取磷酸鹽溶液於各量瓶。

3. 於7號量瓶中加入2滴3M NaOH溶液，使成為為型式。

量 瓶	1	2	3	4	5	6	7
溶液	5	5	10	5	1	1	0
溶液	0	1	5	10	5	10	5
3M NaOH							2滴

4. 然後將各量瓶用蒸餾水稀釋至50mL標線，混合均勻。

5. 依序以緩衝溶液7.0及4.0校正pH計，然後測定上述各量瓶溶液的pH值。

6. 在低pH值下測定吸收曲線(HIn的光譜)：

 
   使用 Hitatch U-2000紫外光及可見光吸收光譜儀將波長範圍設定在400nm到700nm，取1號量瓶之溶液置於試樣槽處，取蒸餾水置於參考槽中，掃瞄記錄出其光譜圖，找出其最大吸收波長，是為。

7. 在高pH值測定吸收曲線(的光譜)：

    取7號量瓶之溶液置於試樣槽處，取蒸餾水置於參考槽中，掃瞄記錄出其光譜圖，找出其最大吸收波長，是為。

8. 將波長設定在，分別測量並記錄1-7號量瓶溶液的吸收度。

9. 將波長設定在，分別測量並記錄1-7號量瓶溶液的吸收度。

10.將波長在1-7號量瓶溶液的pH對吸收度作圖(以pH為橫軸，吸收度為縱軸)，利用式(2-7)
    計算出的比值，在以為縱軸，以pH為橫軸作圖，由所得的直線 與橫軸的交點，即為。

11.將波長在下1-7號量瓶溶液的pH對吸收度作圖(以pH為橫軸，吸收度為縱軸)，
    利用式(2-7)計算出的比值，再以為縱軸，以pH為橫軸作圖，由所得的直線與橫軸的交點，即為。

12.HIn的值也可以由吸收度對pH作圖中，，
    即/2時之pH求
    得。(why？)並比較由上述三種方法得出的值是否一致。

七、結果記錄：


1. pH值之測定：

瓶號	1	2	3	4	5	6	7
pH	4.65	6.26	6.64	7.25	7.57	7.86	10.75

2. 1號量瓶溶液(低pH值)的最大吸收波長=____432_____nm
3. 7號量瓶溶液的(高pH值)的最大吸收波長=____616____nm
4. 在時，1-7號量瓶溶液的吸收度：

瓶號	1	2	3	4	5	6	7
吸收度	0.574	0.528	0.448	0.328	0.222	0.153	0.077

5. 在時，1-7號量瓶溶液的吸收度：

瓶號	1	2	3	4	5	6	7
吸收度	0.020	0.199	0.313	0.800	1.106	1.288	1.394

八、結果整理與討論：


1. 在 ( 616 nm)時，以吸收度對pH作圖：
於方格紙上以吸收度對pH作圖，則=____0.02___，=___1.394____

 
2. 以為縱軸，以pH為橫軸作圖，
由所得的直線與橫軸的交點，即為。