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2甲基红离解平衡常数的测定（第1页）

.2甲基红离解平衡常数的测定

一、实验目的

（1）　学会用分光光度法测定溶液各组分浓度，并由此求出甲基红离解平衡常数。

（2）　掌握可见光分光光度计的原理和使用方法。

二、实验原理

1．　溶液中各组分含量的测定

分光光度法常用来进行溶液各组分含量的测定。如果溶液中各组分的特征吸收曲线不相重叠，可在波长λ1下测定显著吸收的A物质，而在波长λ2下测定显著吸收的B物质。如果混合物中各组分的吸收曲线相互重叠，只要符合朗伯比尔定律，便可测定其含量。例如，常用作指示剂的甲基红是一元弱酸，它在溶液中存在离解平衡。

Ｎ＋（ＣＨ３）２

ＮＨＮＣＯ２－

酸式（红色）

Ｎ（ＣＨ３）２

ＮＮＣＯ２－＋Ｈ＋

碱式（黄色）

图２６甲基红酸式（ＨＭＲ）和碱式（ＭＲ-）

两组分吸收曲线

上式可简写为：

HMR（酸式）（红色）

MR-（碱式）+H+（黄色）

从上式可知，在酸性溶液中，甲基红指示剂基本上以HMR形式存在；在碱性溶液中，甲基红指示剂基本上以MR-形式存在。可在不同波长下测定HMR和MR-的吸收光谱，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，可得甲基红HMR和MR-两组分的吸收曲线，如图26所示。

从图中可以看出，在波长520nm处，甲基红酸式HMR对光有最大吸收，碱式吸收较小；而在波长430nm处，甲基红碱式MR-对光有最大吸收，酸式HMR吸收较小。同时从曲线上又可看出，在某一定波长下，甲基红溶液的吸光度等于酸式HMR和碱式MR-两者吸光度之和，对于这种含有两组分的体系来说，只要选择两个适当的波长进行两次吸光度的测定，就可以列出二元一次联立方程组，求出该体系内两组分的含量或两组分浓度之比。

例如，波长520nm、430nm时，甲基红溶液的吸光度为：

A总520=AHMR520+AMR-520（1）

A总430=AHMR430+AMR-430（2）

式（1）、（2）表示混合物在波长λ520及λ430测定的吸光度，是两种物质吸光度的简单加和。

根据朗伯比尔定律：

A=K′·c·l

式中：A为吸光度（又称光密度），即入射光强度与透射光强度之比的对数；l为比色皿的厚度；c为溶液浓度；K′为吸光系数。因此，式（1）、（2）可改写为：

A总520=K′HMR520[HMR]+K′MR-520[MR-]（3）

A总430=K′HMR430[HMR]+K′MR-430[MR-]（4）

式（3）[HMR]得：A总520[HMR]=K′HMR520+K′MR-520[MR-][HMR]（5）

式（4）[HMR]得：A总430[HMR]=K′HMR430+K′MR-430[MR-][HMR]（6）

式（5）式（6）得：A总520A总430=K′HMR-520+K′MR-520[MR-][HMR]K′HMR-430+K′MR-430[MR-][HMR]

整理简化后得：[MR-][HMR]=A总430K′HMR520-A总520K′HMR430A总520K′MR-430-A总430K′MR-520（7）

式中A总520，A总430为一定pH条件下，同时含有酸式HMR和碱式MR-的甲基红溶液在波长520nm、430nm时的吸光度，KHMR520，KHMR430，KMR-520，KMR-430，分别为在波长为520nm和430nm　时，甲基红酸式和碱式的吸光系数。

式（7）中等式右边各项均可由实验得到。于是甲基红溶液碱式MR-和酸式HMR两组分浓度之比可由实验测定。

2．　甲基红酸式指示剂pK值的测定

根据甲基红在水中的电离平衡：

HMR（酸型）MR-（碱型）+H+

平衡常数为：