内容发布更新时间 : 2024/5/16 8:00:35星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

仪器分析实验一 多组分分光光度法

【实验目的】

掌握可见吸收分光光度计的工作原理 掌握并验证朗伯-比耳定律

用可见吸收分光光度法测定样品的吸收曲线和摩尔消光系数。

【实验原理】

根据Beer-Lambert定律，溶液对于单色光的吸收，遵守下列关系式：

（1）

式中A为吸光度；I／I。为透光率；k为摩尔吸光系数，它是溶液的特性常数；l为被测溶液的厚度；c为溶液浓度。

在分光光度分析中，将每一种单色光，分别、依次地通过某一溶液，测定溶液对每一种光波的吸光度，以吸光度A对波长λ作图，就可以得到该物质的分光光度曲线，或吸收光谱曲线，如图1所示。由图可以看出，对应于某一波长有一个最大的吸收峰，用这一波长的入射光通过该溶液就有着最佳的灵敏度。

从(1)式可以看出，对于固定长度吸收槽，在对应最大吸

图1 分光光度曲线 收峰的波长(入)下测定不同浓度c的吸光度，就可作出线性的A～C线，这就是光度法的定量分析的基础。

以上讨论是对于单组分溶液的情况，对含有两种以上组分的溶液，情况就要复杂一些。 1）若两种被测定组分的吸收曲线彼此不相重合，这种情况很简单，就等于分别测定两种单组分溶液。

2）两种被测定组分的吸收曲线相重合，且遵守Beer-Lambert定律，则可在两波长λ1及λ2时(λ1、λ2是两种组分单独存在时吸收曲线最大吸收峰波长)测定其总吸光度，然后换算成被测定物质的浓度。

根据Beer-Lambert定律，假定吸收槽的长度一定，则

（2）

（3）

（4）

此处AAλ1、AAλ2、ABλ1、ABλ2分别代表在λ1及λ2时组分A和B的吸光度。由(3)式可得：

（5）

将(5)式代入(4)式得：

（6）

这些不同的K值均可由纯物质求得，也就是说，在纯物质的最大吸收峰的波长λ时，测定吸光度A和浓度c的关系。如果在该波长处符合贝尔一郎比定律，那么A～C为直线，直线的斜率为K值，是混合溶液在λ1、λ2时测得的总吸光度，因此根据(5)、(6)式即可计算混合溶液中组分A和组分B的浓度。

3）若两种被测组分的吸收曲线相互重合，而又不遵守贝尔-郎比定律。 4）混合溶液中含有未知组分的吸收曲线。

3与4两种情况，由于计算及处理比较复杂，此处不讨论。

本实验是用分光光度法测定弱电解质(甲基红)的电离常数，由于甲基红本身带有颜色，而且在有机溶剂中电离度很小，所以用一般的化学分析法或其它物理化学方法进行测定都有困难，但用分光光度法可不必将其分离，且同时能测定两组分的浓度。甲基红在有机溶剂中形成下列平衡：

甲基红的电离常数

或

（7）

由(7)式可知，只要测定溶液中[B]与[A]的浓度及溶液的pH值。(由于本体系的吸收曲线属于上述讨论中的第二种类型，因此可用分光光度法通过(5)、(6)两式求出[B]与[A]的浓度)，即可求得甲基红的电离常数。

【仪器试剂】

（1）722N型可见分光光度计；容量瓶（100 ml, 25 ml）；量筒；烧杯；移液管（25 ml；5 ml）；滴管，比色皿。

（2）95%乙醇(A.R.)；HCl (0.1mol·dm-3)；甲基红(A.R.)；醋酸钠(0.05mol·dm-3、0.01mol·dm-3)。

【实验步骤】 1. 制备溶液

(1) 甲基红溶液 称取0.400g甲基红，加入300mL95%的乙醇，待溶后，用蒸馏水稀释至500mL容量瓶中。

(2) 甲基红标准溶液 取10.00mL上述溶液，加入50mL95%乙醇，用蒸馏水稀释至100mL容量瓶中。

(3) 溶液a 取10.00mL甲基红标准溶液，加入0.1mol·dm-3盐酸10mL，用蒸馏水稀释至100mL容量瓶中。

(4) 溶液b 取10.00mL甲基红标准溶液，加入0.05mol·dm-3醋酸钠20mL，用蒸馏水稀释至100mL容量瓶中。将溶液a、b和空白液(蒸馏水)分别放入三个洁净的比色皿内。

2. 吸收光谱曲线的测定

接通电压，预热仪器。测定溶液a和溶液b的吸收光谱曲线，求出最大吸收峰的波长λa和λb。波长从380nm开始，每隔20nm测定一次，在吸收高峰附近，每隔5nm测定一次，每改变一次波长都要用空白溶液校正，直至波长为600nm为止。作A-λ曲线。求出波长λa和λb值。

3. 验证朗伯-比耳定律，并求出

aabbk?、k、k和k?b?a?ba

(1) 分别移取溶液a 5.00mL、10.00mL、15.00mL、20.00mL分别于四个25mL

容量瓶中，然后用0.01mol·dm-3盐酸稀释至刻度，此时甲基红主要以［HMR］形式存在。

(2) 分别移取溶液b 5.00mL、10.00mL、15.00mL、20.00mL分别于四个25mL容量瓶中，用0.01mol·dm-3醋酸钠稀释至刻度，此时甲基红主要以［MR-］形式存在。

(3) 在波长为λa、λb处分别测定上述各溶液的吸光度A。如果在λa、λb处，上述溶液符合朗伯-比耳定律，则可得四条A-C直线，由此可求出

aabbk?、k、k和k???abab值。