甲基橙实验.doc

甲基橙解离常数测定、印染废水中甲基橙含量测定及脱色实验一、实验背景1、实验目的(1)掌握分光光度法测定解离常数的原理及方法;(2)掌握甲基橙含量测定方法及方法评价(F、T检验法);(3)掌握废水中甲基橙物理脱色及催化氧化脱色的原理和过程;2、实验原理1、pKa的测定(1)甲基橙解离常数测定甲基橙是一种典型的偶氮染料,存在下列解离平衡:(碱型,偶氮式)黄色         (酸型,锟式)红色以HIn代表甲基橙的酸式结构,In-代表甲基橙的碱式结构,则解离平衡简式为:则             Ka=[H+][In-]/[HIn] 若甲基橙总浓度为c,则c=[HIn]+[In-],所以就有:(1)(2)甲基橙的酸式和碱式具有不同颜色即具有不同的吸收光谱。利用分光光度法,将酸式、碱式甲基橙的吸光度叠加,得出不同pH下甲基橙溶液吸收值为:A=AHIn+AIn-=εHInb[HIn]+εIn-b[In-]        (3)将(1)(2)带入可得(4)其中b为光程,εHIn为酸式摩尔吸光系数,εIn-为碱式摩尔吸光系数,A为甲基橙溶液的吸光值。当b为1cm时,上式简化为A=εHIn[HIn]+εIn-[In-]。当溶液为强酸性条件(pH较低)时,甲基橙几乎全部以酸型HIn存在,存在酸式最大吸收波长(λa)。此时c≌[HIn],则AHIn=εHIn[HIn]=εHInc           (5)其中,AHIn为强酸性条件下甲基橙溶液的吸光值。因此,测定强酸性条件下,一定已知浓度甲基橙溶液的吸光度,可得出酸式摩尔吸光系数εHIn(εHIn=AHIn/c)。当溶液为强酸性条件(pH较高)时,甲基橙几乎全部以碱型In-存在,存在碱式最大吸收波长(λb)。此时c=[In-],则AIn-=εIn-[In-]=εIn-c,其中AIn-为强碱性条件下甲基橙溶液的吸光值。因此,测定强碱性条件下,一定已知浓度甲基橙溶液的吸光度,可得出碱式摩尔吸光系数εIn-(εIn-=AIn-/c)。将εHIn、εIn-代入(4)可得出任一pH条件下,甲基橙溶液的吸光度为A=AHIn/c+AIn-/c         整理得:(6)当时,即()时pKa=pH。利用(6)式可以利用双线作图法进行pKa的测定,从而得出甲基橙解离常数Ka。双线作图法为:分别选择酸性和碱性吸收波长,固定甲基橙溶液浓度而改变pH,进行吸收值的测量,作A-pH曲线,两条A-pH曲线的交点所对应pH即为pKa,如图1所示。图1 双线作图法计算pKa(2)甲基橙含量测定及方法评价当溶液pH较低时,甲基橙几乎全部以酸型HIn存在,存在酸式最大吸收波长(λa)。在此吸收波长下,一定浓度范围内的甲基橙溶液,吸光度与浓度服从郎伯-比尔定律,可以进行定量分析。当溶液pH较高时,甲基橙几乎全部以碱型In-存在,存在碱式最大吸收波长(λb),在此吸收波长下,一定浓度范围内的甲基橙溶液,吸光度与浓度服从郎伯-比尔定律服从郎伯-比尔定律,可以进行定量分析。酸性吸收曲线和碱性吸收曲线之间存在一个交叉点,即等吸收点波长(λe),在这个波长下一定浓度范围内的甲基橙溶液,在任何酸碱性条件下,吸光度与浓度均服从郎伯-比尔定律,可以进行定量分析。利用逐级稀释法配置一系列不同浓度的酸性或碱性甲基橙标准溶液,在λa、λb、λe下,建立三条甲基橙浓度-吸光度