实验三 苯甲酸离解常数的测定.doc

实验三苯甲酸离解常数的测定
一、实验目的
,求出苯甲酸的离解常数。
。 。二、实验原理
利用分光光度法可以精确地测定弱酸或弱碱的离解常数。如果一个化合物其紫外吸收光谱随其溶液的pH值,即溶液中氢离子浓度不同而不同,则可以利用紫外吸收光谱测定其离解常数。
设弱酸HB按下式离解:
+-
HB+H2O H3O+B
它的离解常数
Ka=
aHO+?aB-
3
aHB
(3-1)
式中aHB、aHO+、aB-分别表示平衡时HB,H3O+和B-的活度,在稀溶液中可以用浓
3
度c代替活度,因此
Ka=
cHO+?cB-
3
cHB
(3-2)
等式两边取负对数,则上式可写成
?cHB?
pKa=pH+lg c-?? (3-3)
?B?
为了测定离解常数Ka,需要测出溶液的pH值及cHB与cB-的比值。pH值可以用加入缓冲液的方法加以控制或用pH计进行测量。平衡体系中cHB和cB-可以用分光光度法测定,但是HB和B-必须在紫外光区或可见光区有吸收,而且它们的吸收带应有明显的差别。
为了通过测量溶液的吸光度求出 cHB和cB-,需要配制3个不同pH的HB溶液,即足够强的酸性溶液、足够强的碱性溶液和pH接近HB的pKa值的溶液,在一定波长下分别测量3个溶液的吸光度,在酸性溶液中由于同离子效应的影响,HB离解极少,测得的吸光度A可以看成是HB的吸光度AHB;在碱性溶液中HB几乎全部离解,测得的吸光度A可以看成是B-的吸光度AB-;而当溶液的pH在pKa附近时,HB与B-共存,平衡时其吸光度为(吸收液层厚度都为1 cm):
A=εHBcHB+εB-cB- (3-4)
式中εHB、εB-分别为HB、B-的摩尔吸光系数;cHB、cB-分别为平衡时HB、B-浓度。
在酸性溶液中测得的吸光度为:AHB=εHBco 在碱性溶液中测得的吸光度为:AB-=εB-co 式中,co为HB的起始浓度,且
(3-5) (3-6)
co=cHB+cB-
(3-7)
将式(3-7)代入式(3-4)中可求得cHB、cB-分别为:
cHB=
A-εB-co
εHB-εB
(3-8)
-
cB-=
将式(3-8)与式(3-9)相除得:
εHBco-A
εHB-εB
-
(3-9)
cHBA-εB-co
(3-10) =
cB-εHBco-A
将(3-10)中εB-co与εHBco分别用AB-和AHB代替,得:
cHBA-AB-
=
cB-AHB-A
(3-11)
将(3-11)式代入(3-3)式中,可得pKa的计算公式:
?A-AB-?
pKa=pH+lg ?
?AHB-A?
(3-12)
根据式(3-12),只需测定酸性溶液中HB的吸光度,碱性溶液中B-的吸光度以及溶液pH接近pKa时平衡混合物的吸光度,就可以计算出HB的离解常数pKa。
三、仪器与试剂
:TU-1901双光束紫外可见分光光度计;pH计;分析天平