生科 2A 第 2 組 0033B022 黃雅筠
0033B046 蘇佑安 (E-mail : sandy501310514@gmail.com)
目錄
預報
一、目的 1 二、原理 1
三、試藥與儀器 2 四、實驗步驟 3 五、藥品 SDS 4
結報
六、實驗記錄及結果 8 七、問題與討論 9 八、心得 10
九、實驗照片及數據 10
預報 一、目的:
利用吸收光譜分析法決定緩衝溶液的 pH 值。
二、原理:
本實驗利用比爾定律來分析混合液的指示劑濃度,並推算其 pH 值,不同處 為利用指示劑特性分析溶液 pH 值。
一般酸鹼指示劑皆為有機酸或弱鹼,故會受其所在不同 pH 值溶液中的氫離 子濃度影響:與氫離子結合者為鹼式指示劑,釋出氫離子者則為酸式指示劑。
此次使用一弱酸指示劑,溴甲酚綠,當溶液 pH 小於 3.8 時為黃色(酸式),
pH 大於 5.4 時為藍色(鹼式)。利用吸收光譜分析法,可求出溴甲酚綠於酸 or 鹼 性溶液中的濃度比例,再依其解離常數與氫離子濃度的關係,即可算出緩衝溶 液之 pH 值。
計算方法如下:
溴甲酚綠於水中的反應方程式為:
HIn + H2O ⇌ In¯ + H3O+
黃色 藍色
(酸式) (鹼式)
+¿ H3O¿
¿
Ab1:鹼式溴甲酚綠在波長 λ1 的吸光度。
Ca:緩衝溶液中,酸式溴甲酚綠的濃度,即 [HIn]。
Cb:緩衝溶液中,鹼式溴甲酚綠的濃度,即 [In-]。
C:剛開始加溴甲酚綠的濃度 (1.4 ×10 -4 M)。
同理,假設溴甲酚綠於鹼性溶液中的最大吸收波長為 λ2,緩衝溶液於 此波長下的吸收度可以以此表示:
A2 =
(
CCa× Aa 2)
+(
CCb× Ab 2)
Aa2:酸式溴甲酚綠在波長 λ2 的吸光度。
Ab2:鹼式溴甲酚綠在波長 λ2 的吸光度。
將所測得吸光度 A1、A2、Aa1、Aa2、Ab1、Ab2 代入,解聯立可得 Ca、Cb 值,並求出氫離子濃度。
三、試藥與儀器:
氫氧化鈉 濃鹽酸 醋酸鈉 濃醋酸 溴甲酚綠
NaOH HCl
CH3COONa CH3COOH
Bromocresol green 分光光度計
容量瓶 500 mL
1 部 1 個
100 mL 4 個
吸量管 10 mL 2 支
(1) 秤 40mg 溴甲酚綠 移至 500mL 容量瓶 加 200mL 水 & 少量 NaOH 再加水至標線
分光光度計 熱機 20min 再校正 & 測量
製備試藥 (2) 秤 0.82g 醋酸鈉
倒入燒杯
加 1mL 醋酸溶解之 再加水至 100mL
(3) 配 100mL 0.4M 氫氧化鈉溶液
、配 100mL 0.4M 鹽酸溶液
[(1.2) 已由準備室準備 ]
100mL 容量瓶 [1]
1.10mL 溴甲酚綠 2.10mL 0.4M 氫氧化鈉 加水稀釋至 100mL
100mL 容量瓶 [2]
1.10mL 溴甲酚綠 2.10mL 0.4M 鹽酸 加水稀釋至 100mL 100mL 容量瓶 [3]
1.10mL 溴甲酚綠 2.10mL 緩衝溶液 加水稀釋至 100mL 在波長 =420~460nm
測 [1] 、 [2] 的吸收光譜 找 最大吸收波長 (10nm 間隔 2nm)
以測得之兩最大吸收波長
測 酸式指示劑吸光度 Aa1 、 Aa2 鹼式指示劑吸光度 Ab1 、 Ab2 緩衝溶液吸光度 A1 、 A2
( 每換波長須以水
當空白溶液校正歸零)
計算緩衝溶液之 pH1 值 以 pH 計測溶液實際 pH2 值
計算誤差率 四、實驗步驟:
五、藥品 SDS
氫氧化鈉
鹽酸
醋酸
結報
六、實驗記錄及結果
編號 溶液 1. 黃色(酸式)
溴甲酚綠最適吸收波長 λ黃色 = 443 nm
2. 藍色(鹼式)
溴甲酚綠最適吸收波長 λ藍色 = 616 nm
代號 吸光值 代號 吸光值
1 0.4M HCl 溶液 (acid)
Aa1 0.2523 Aa2 0.0006
2 0.4M NaOH 溶液 (base)
Ab1 0.0336 Ab2 0.5841
3 緩衝溶液(test) A1 0.1833 A2 0.1865
1. 經 pH meter 檢測緩衝溶液 pH2 = 4.41 2. 經公式換算,緩衝溶液 pH1 = 4.464 3. 誤差率 =
∣ p H1−p H2∣
p H2 × 100 % = ∣ 4.464−4.41 ∣
4.41 ×100 % = 1% (有
效數字 1 位)
計算緩衝溶液 pH1
A 1=
(
CCa× Aa 1)
+(
CCb× Ab 1)
=¿(
1.4 ×10Ca −4× 0.2523)
+(
1.4 ×10Cb −4× 0.0336)
...(1)A 2=
(
CCa× Aa 2)
+(
CCb× Ab2)
=¿(
1.4 ×10Ca −4× 0.0006)
+(
1.4 ×10Cb −4× 0.5841)
...(2)0.1833=
(
1802∙ Ca)
+(240 ∙Cb) ...(1)0.1865=
(
4.285 ∙Ca)
+(4172 ∙Cb) ...(2)Ca = 9.578×10-5 Cb = 4.460×10-5
H+¿3O¿
−¿¿ I n¿ +¿¿ H3O¿
∙ C b¿
¿
¿
Ka=1.6 ×10−5=¿
H+¿3O¿
¿
∙(4.460 ×10−5)
¿ 1.6 ×10−5=¿
+¿ H3O¿
¿¿
※有效數字為 4 位
不同溶液的吸收光譜圖
pH1 = 4.464
七、問題與討論
1. 試討論以吸收光光譜法測定混合物之組成的必要條件。
Beer 定律的限制
1. 溶液必須是一個均質的溶液,不能存在不均勻的現象。
2. 溶液當中的分子彼此之間不互相作用,例如稀薄溶液。
3. 溶質分子不會因入射光的照射而進行反應。
4. 溶液必須是澄清的,也就是說不能產生散射現象。
5. 僅考慮光的吸收,忽略光的散射、反射等行為。
6. 光源使用單色的平行光。也就是每一束光是相同的波長,且通過相同長 度的介質溶液,因為莫耳吸收係數會隨著波長而有所不同。
當單色光通過厚度一定、均勻的吸收溶液時,該溶液對光的吸收程度 與溶液中物質的濃度 c 成正比,即 A=εbc
( 莫耳吸收係數 ε,光徑長 b,吸光物質的濃度 c )
2. 本實驗所測得的 pH 值與酸鹼度計測得的 pH 值有何差異?試討論。
本實驗測得的 pH 值與酸鹼度計測得的 pH 值差異不大,約 1%,證明了我們 也可以利用吸光值,來推算出溶液中不同分子的濃度,進而求得 pH 值。
八、心得
這次的實驗很輕鬆,配完溶液就只要等數據跑好就行了,只是以前真的沒想 過可以用吸光值來推算 pH 值,這就是實驗有趣的地方吧,可以用各種方法來解 決相同的問題,有無限種可能。這次的誤差值很小,這次用分光光度計偵測的 數值可能比較精確,人為誤差減少了許多。
九、實驗照片及數據 1. 實驗照片
待測溶液—
blue(base)、yellow(acid)、green(buffer)
用 pH meter 測 buffer 的 pH 值
裝填溶液 開始用分光光度計測定
2. 吸光值數據(掃描範圍 400nm~700nm)
波長(nm) Blue(base) Yellow(acid) Green(buffer)
400 0.1225 0.1644 0.1509
401 0.1223 0.1674 0.1530
402 0.1216 0.1700 0.1544
403 0.1210 0.1726 0.1559
404 0.1202 0.1759 0.1579
405 0.1189 0.1785 0.1596
406 0.1174 0.1817 0.1612
407 0.1163 0.1848 0.1629
408 0.1145 0.1878 0.1644
409 0.1130 0.1906 0.1658
410 0.1117 0.1931 0.1671
411 0.1094 0.1959 0.1684
412 0.1074 0.1988 0.1697
413 0.1050 0.2020 0.1710
414 0.1025 0.2049 0.1724
415 0.1000 0.2079 0.1737
416 0.0974 0.2103 0.1744
417 0.0954 0.2128 0.1755
418 0.0928 0.2153 0.1765
419 0.0899 0.2177 0.1772
420 0.0871 0.2204 0.1781
421 0.0842 0.2227 0.1789
422 0.0814 0.2252 0.1796
423 0.0784 0.2277 0.1803
424 0.0758 0.2297 0.1809
434 0.0495 0.2468 0.1845
435 0.0470 0.2474 0.1842
436 0.0450 0.2488 0.1843
437 0.0430 0.2493 0.1844
438 0.0411 0.2504 0.1845
439 0.0392 0.2510 0.1841
440 0.0378 0.2516 0.1841
441 0.0365 0.2520 0.1840
442 0.0348 0.2521 0.1836
443 0.0336 0.2523 0.1833
444 0.0324 0.2519 0.1826
445 0.0309 0.2521 0.1823
446 0.0302 0.2519 0.1819
447 0.0288 0.2515 0.1811
448 0.0284 0.2509 0.1807
449 0.0276 0.2501 0.1799
450 0.0272 0.2500 0.1797
451 0.0264 0.2488 0.1786
452 0.0261 0.2478 0.1781
453 0.0258 0.2468 0.1771
454 0.0256 0.2455 0.1762
455 0.0254 0.2440 0.1753
456 0.0252 0.2424 0.1741
457 0.0254 0.2408 0.1730
458 0.0253 0.2392 0.1720
459 0.0257 0.2375 0.1709
460 0.0261 0.2355 0.1696
461 0.0263 0.2344 0.1688
462 0.0267 0.2319 0.1674
463 0.0271 0.2298 0.1663
464 0.0275 0.2277 0.1646
465 0.0281 0.2251 0.1632
466 0.0285 0.2229 0.1617
470 0.0311 0.2125 0.1553
471 0.0318 0.2095 0.1537
472 0.0326 0.2064 0.1517
473 0.0333 0.2039 0.1504
474 0.0339 0.2015 0.1489
475 0.0348 0.1989 0.1474
476 0.0358 0.1966 0.1460
477 0.0365 0.1932 0.1439
478 0.0375 0.1900 0.1423
479 0.0384 0.1868 0.1401
480 0.0396 0.1834 0.1384
481 0.0408 0.1801 0.1363
482 0.0419 0.1768 0.1344
483 0.0430 0.1733 0.1323
484 0.0445 0.1697 0.1302
485 0.0454 0.1667 0.1287
486 0.0463 0.1640 0.1273
487 0.0478 0.1605 0.1251
488 0.0494 0.1569 0.1232
489 0.0507 0.1532 0.1211
490 0.0521 0.1498 0.1190
491 0.0538 0.1464 0.1174
492 0.0551 0.1427 0.1151
493 0.0568 0.1391 0.1132
494 0.0584 0.1358 0.1113
495 0.0600 0.1323 0.1096
496 0.0614 0.1295 0.1080
506 0.0804 0.0977 0.0919
507 0.0822 0.0950 0.0907
508 0.0840 0.0926 0.0897
509 0.0862 0.0896 0.0883
510 0.0887 0.0869 0.0871
511 0.0910 0.0839 0.0859
512 0.0934 0.0815 0.0848
513 0.0958 0.0785 0.0834
514 0.0982 0.0757 0.0825
515 0.1008 0.0732 0.0814
516 0.1031 0.0710 0.0806
517 0.1053 0.0690 0.0799
518 0.1077 0.0665 0.0790
519 0.1101 0.0647 0.0783
520 0.1122 0.0626 0.0777
521 0.1151 0.0603 0.0770
522 0.1180 0.0582 0.0763
523 0.1209 0.0558 0.0758
524 0.1238 0.0537 0.0751
525 0.1272 0.0518 0.0747
526 0.1301 0.0497 0.0744
527 0.1333 0.0477 0.0740
528 0.1364 0.0458 0.0736
529 0.1397 0.0440 0.0734
530 0.1429 0.0424 0.0733
531 0.1463 0.0405 0.0731
532 0.1489 0.0392 0.0731
533 0.1517 0.0380 0.0730
534 0.1554 0.0364 0.0730
535 0.1591 0.0350 0.0732
536 0.1628 0.0334 0.0732
537 0.1663 0.0320 0.0735
538 0.1702 0.0304 0.0736
542 0.1867 0.0254 0.0753
543 0.1907 0.0241 0.0757
544 0.1951 0.0231 0.0764
545 0.1992 0.0223 0.0770
546 0.2039 0.0212 0.0778
547 0.2083 0.0203 0.0787
548 0.2119 0.0194 0.0792
549 0.2157 0.0185 0.0799
550 0.2206 0.0177 0.0808
551 0.2252 0.0169 0.0816
552 0.2299 0.0159 0.0824
553 0.2354 0.0153 0.0838
554 0.2400 0.0143 0.0846
555 0.2452 0.0137 0.0861
556 0.2499 0.0131 0.0866
557 0.2551 0.0124 0.0882
558 0.2597 0.0118 0.0892
559 0.2651 0.0113 0.0908
560 0.2714 0.0104 0.0919
561 0.2753 0.0100 0.0929
562 0.2808 0.0095 0.0942
563 0.2864 0.0092 0.0958
564 0.2915 0.0086 0.0971
565 0.2974 0.0081 0.0986
566 0.3021 0.0077 0.0998
567 0.3068 0.0074 0.1011
568 0.3128 0.0070 0.1028
578 0.3730 0.0040 0.1200
579 0.3792 0.0038 0.1218
580 0.3858 0.0036 0.1238
581 0.3921 0.0035 0.1257
582 0.3983 0.0032 0.1276
583 0.4046 0.0030 0.1294
584 0.4114 0.0029 0.1315
585 0.4178 0.0027 0.1335
586 0.4242 0.0026 0.1355
587 0.4308 0.0025 0.1375
588 0.4379 0.0023 0.1397
589 0.4449 0.0021 0.1418
590 0.4517 0.0021 0.1439
591 0.4584 0.0021 0.1461
592 0.4642 0.0020 0.1478
593 0.4703 0.0018 0.1497
594 0.4770 0.0017 0.1519
595 0.4842 0.0016 0.1541
596 0.4909 0.0015 0.1563
597 0.4979 0.0014 0.1585
598 0.5045 0.0014 0.1606
599 0.5115 0.0014 0.1629
600 0.5178 0.0013 0.1649
601 0.5245 0.0013 0.1671
602 0.5304 0.0014 0.1689
603 0.5369 0.0012 0.1710
604 0.5425 0.0011 0.1728
605 0.5483 0.0009 0.1747
606 0.5536 0.0010 0.1765
607 0.5592 0.0009 0.1784
608 0.5641 0.0009 0.1800
609 0.5685 0.0009 0.1814
610 0.5722 0.0009 0.1826
614 0.5825 0.0007 0.1860
615 0.5837 0.0007 0.1864
616 0.5841 0.0006 0.1865
617 0.5839 0.0006 0.1866
618 0.5830 0.0006 0.1863
619 0.5812 0.0006 0.1858
620 0.5787 0.0006 0.1851
621 0.5754 0.0005 0.1841
622 0.5718 0.0006 0.1829
623 0.5667 0.0006 0.1814
624 0.5611 0.0005 0.1796
625 0.5548 0.0005 0.1776
626 0.5483 0.0005 0.1755
627 0.5403 0.0004 0.1730
628 0.5318 0.0004 0.1702
629 0.5227 0.0005 0.1673
630 0.5134 0.0004 0.1644
631 0.5031 0.0004 0.1611
632 0.4924 0.0003 0.1576
633 0.4810 0.0004 0.1540
634 0.4695 0.0004 0.1503
635 0.4571 0.0003 0.1464
636 0.4450 0.0003 0.1424
637 0.4325 0.0003 0.1385
638 0.4199 0.0002 0.1344
639 0.4067 0.0003 0.1302
640 0.3939 0.0003 0.1261
650 0.2609 0.0001 0.0832
651 0.2480 0.0001 0.0791
652 0.2363 0.0002 0.0753
653 0.2250 0.0001 0.0717
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