分析實驗結報

(1)

分析實驗結報

實驗十分光光譜之應用---決定緩衝溶液的 pH 值

第九組 0033B030 張書毓

0033B031 江盈盈

Email : evelyn28253150@gmail.com

(2)

A

1

=( ^𝐶𝑎 _𝐶 × 𝐴 _𝑎1 )+ ( ^𝐶𝑏 _𝐶 × 𝐴 _𝑏1 ) A

2

=( ^𝐶𝑎 _𝐶 × 𝐴 _𝑎2 )+ ( ^𝐶𝑏 _𝐶 × 𝐴 _𝑏2 )

其中

Ca : 緩衝溶液中，酸式溴甲酚綠的濃度，及[HIn]

Cb : 緩衝溶液中，鹼式溴甲酚綠的濃度，及[𝐼𝑛⁻]

C : 溴甲酚綠的濃度=1.4× 10 ⁻⁴ M A

1

=( ^𝐶𝑎

𝐶 × 𝐴 _𝑎1 )+ ( ^𝐶𝑏

𝐶 × 𝐴 _𝑏1 )代入可得

0.1798=( _1.4×10 ^𝐶𝑎

₋₄

_M × 0.2430)+ ( _1.4×10 ^𝐶𝑏

₋₄

_M × 0.0001)---(1) A

2

=( ^𝐶𝑎 _𝐶 × 𝐴 _𝑎2 )+ ( ^𝐶𝑏 _𝐶 × 𝐴 _𝑏2 ) 代入可得

0.1856=( ^𝐶𝑎

1.4×10

⁻⁴

M × 0.0291)+ ( ^𝐶𝑏

1.4×10

⁻⁴

M × 0.5810)---(2) 式子(1)(2)經整理後可得(3)(4)

0.1798=1736Ca+0.7143Cb---(3) 0.1856=207.9Ca+4150Cb---(4)

式子(3)同乘 4150 可得式子(5)；式子(4)同乘 0.7143 可得式子(6) 746.2=7204400Ca+2964Cb---(5)

0.1326=148.5Ca+2964Cb---(6)

利用加減消去法將式子(5)(6)兩式相減剩一個未知數，即可求出 Ca 及 Cb

746.0674=7204251.5Ca

(4)

Ca= ^746.0674

7204251.5 =0.0001036=1.036× 10 ⁻⁴ Ca 帶回式子(5)

746.2=7204400× 1.036 × 10 ⁻⁴ +2964Cb 746.2=746.4+2964Cb

Cb= ^0.2

2964 =−0.00003953=3.953× 10 ⁻⁵ 利用公式 Ka=1.6× 10 ⁻⁵ = ^[H3𝑂

⁺

^][𝐼𝑛

⁻

^]

[HIn] 求出[H3𝑂 ⁺ ] Ka=1.6× 10 ⁻⁵ = ^[H3𝑂

⁺

^]3.953×10

⁻⁵

1.036×10

⁻⁴

[H3𝑂 ⁺ ] = ^1.6×10

⁻⁵

^×1.036×10

⁻⁴

3.953×10

⁻⁵

= 4.193 × 10 ⁻⁵ 再利用公式 pH=−log[H3𝑂 ⁺ ]可得 pH

1

pH=−log4.193 × 10 ⁻⁵ =4.3775 誤差率= ^|𝑝𝐻

¹⁻

^𝑝𝐻

²

^|

𝑝𝐻

₂

× 100％= |4.3775−4.43|

4.43 × 100％ =1.2％

( 二 ) 黃色(酸式)溴甲酚綠光譜圖(掃描條件 : λ=400〜700nm, blank 為純水) 黃色(酸式)溴甲酚綠最適吸收波長 𝜆_黃色=447nm

-0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

350 400 450 500 550 600 650 700 750

吸光值

掃描波長（ｎｍ）

黃色（酸式）溴甲酚綠光譜圖

(5)

( 三 )藍色(鹼式)溴甲酚綠光譜圖(掃描條件 : λ=400〜700nm, blank 為純水) 藍色(酸式)溴甲酚綠最適吸收波長 𝜆_藍色=616nm

( 四 )綠色(緩衝溶液)溴甲酚綠吸光圖(掃描條件:λ=400〜700nm, blank 為純水)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

350 400 450 500 550 600 650 700 750

吸光值

藍色（鹼式）溴甲酚綠光譜圖

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2

350 400 450 500 550 600 650 700 750

吸光值

綠色（緩衝溶液）溴甲酚綠光譜圖

(6)

( 五 )合併溴鉀酚綠酸式、鹼式、緩衝溶液光譜圖

( 六 )實驗過程中的照片與說明

上圖由左至右為 1.先用純水 blank

溴甲酚綠緩衝溶液(綠) 2.再分別用左圖的溶液於

鹼式溴甲酚綠溶液(藍) 400〜700nm 波長下掃描

酸式溴甲酚綠溶液(黃) 找出其最適波長

-0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

350 450 550 650 750

吸光值

溴鉀酚綠酸式、鹼式、緩衝溶液光譜圖

緩衝溶液鹼式酸式

(7)

左圖為用分光光譜儀做出的右圖是直接用 pH meter 溴甲酚綠與酸式鹼式緩衝溶液測量溶液的 pH 值的光譜圖

( 七 )問題與討論

Q1.試討論以吸收光光譜法測定混合物之組成的必要條件

A : 因分光光度計是以光打入溶液，偵測其最後光的穿透度，再換算出溶液的吸收值，因此若溶液本身有顏色，可以依顏色的深淺或是混濁程度測出其在未知樣品中的含量；但若無顏色就需要指示劑的幫忙，利用指示劑在不同 pH 下顏色不同的特性，觀察其吸收值變化曲線，計算後可以得知未知樣品的濃度。

Q2.本實驗所測得的 pH 值與酸鹼度計所測得的 pH 值有何差異?試討論

A : 以分光光譜法做出的 pH 值為 4.3775，而由 pH meter 測出的 pH 值為 4.43，

誤差率 1.2％，兩者間的誤差可能來自於 1.分光光譜法測量時，比色管是否有擦拭乾淨

2.分光光譜法在換溶液進行實驗時，是否潤洗乾淨，潤洗完之後比色管是否擦乾，若有水份殘留可能影響下一管的濃度

3.用 pH meter 測定時，是否校正 4.pH meter 本身機器的誤差

以上都可能造成兩種方法測出的 pH 值差異

(8)

( 八 )原始數據掃描波長 (nm)

緩衝溶液吸光值

鹼式吸光值

酸式吸光值

400 0.1491 0.1211 0.1584

401 0.1513 0.1209 0.1616

402 0.1524 0.1201 0.1636

403 0.1542 0.1197 0.1659

404 0.1559 0.119 0.1686

405 0.1572 0.1179 0.171

406 0.1592 0.117 0.1746

407 0.1611 0.115 0.1779

408 0.1628 0.1136 0.1806

409 0.164 0.1124 0.1832

410 0.1651 0.1109 0.1854

411 0.1665 0.1086 0.1882

412 0.168 0.1068 0.1915

413 0.1692 0.1042 0.1939

414 0.1706 0.1019 0.1967

415 0.1717 0.0995 0.1995

416 0.1727 0.0971 0.2026

417 0.174 0.0947 0.2047

418 0.1748 0.0923 0.207

419 0.1758 0.0897 0.2098

420 0.1766 0.0869 0.2122

421 0.1775 0.084 0.2149

422 0.1781 0.0808 0.217

423 0.179 0.0779 0.2195

424 0.1793 0.0753 0.2214

425 0.1799 0.0731 0.2231

426 0.1806 0.07 0.2254

427 0.1809 0.0673 0.2274

428 0.1815 0.0644 0.2296

429 0.1816 0.0614 0.2308

430 0.1821 0.0588 0.2328

431 0.1823 0.0562 0.234

432 0.1825 0.0543 0.2353

433 0.1828 0.0523 0.2367

434 0.1828 0.0501 0.2376

435 0.1829 0.0476 0.239

436 0.1826 0.0454 0.2398

437 0.1828 0.0435 0.241

438 0.1828 0.0417 0.2416

439 0.1827 0.0396 0.2423

440 0.1825 0.0381 0.243

441 0.182 0.0366 0.2432

442 0.1819 0.0351 0.2434

443 0.1816 0.0337 0.2436

444 0.1812 0.0323 0.2439

445 0.1809 0.0313 0.2438

446 0.1807 0.0302 0.2438

447 0.1798 0.0291 0.243

448 0.1793 0.0285 0.2428

(9)

450 0.1781 0.0275 0.2416

451 0.1773 0.0269 0.2405

452 0.1766 0.0265 0.2395

453 0.1759 0.0264 0.2389

454 0.1747 0.0258 0.2369

455 0.1736 0.0259 0.2361

456 0.1727 0.0256 0.2339

457 0.172 0.0257 0.2333

458 0.1704 0.0257 0.2315

459 0.1696 0.0257 0.2295

460 0.1685 0.0259 0.2292

461 0.1675 0.0262 0.2275

462 0.1666 0.0262 0.226

463 0.1656 0.0269 0.2246

464 0.1639 0.0272 0.2219

465 0.1628 0.0278 0.22

466 0.1614 0.0281 0.2178

467 0.1599 0.0286 0.2154

468 0.1584 0.0292 0.2129

469 0.1564 0.0297 0.2104

470 0.1546 0.0306 0.2072

471 0.1529 0.0314 0.2041

472 0.1513 0.0322 0.2015

473 0.1495 0.0331 0.1984

474 0.1477 0.0341 0.1952

475 0.1459 0.0347 0.1925

476 0.1443 0.0355 0.1901

477 0.1423 0.0365 0.1865

478 0.1404 0.0377 0.1836

479 0.1387 0.0388 0.1804

480 0.1366 0.0399 0.1768

481 0.1345 0.0412 0.1736

482 0.1327 0.0423 0.1703

483 0.1306 0.0434 0.1668

484 0.1291 0.0444 0.1641

485 0.128 0.0452 0.1619

486 0.126 0.0462 0.1591

487 0.1242 0.0476 0.1558

488 0.1225 0.0489 0.1524

489 0.1207 0.0502 0.1493

490 0.1188 0.0517 0.146

491 0.1167 0.0532 0.1424

492 0.1149 0.0547 0.1389

493 0.113 0.0563 0.1356

494 0.1114 0.0579 0.1324

495 0.1093 0.0597 0.1289

496 0.108 0.0612 0.1261

497 0.1063 0.0624 0.1233

498 0.1047 0.0643 0.12

499 0.1028 0.0662 0.1164

500 0.1011 0.0681 0.1133

501 0.0996 0.0698 0.1104

502 0.0979 0.0718 0.1069

503 0.0962 0.0739 0.1036

504 0.0946 0.0762 0.1005

505 0.0936 0.0777 0.098

506 0.0921 0.0794 0.0953

(10)

507 0.0911 0.0812 0.0931

508 0.09 0.0833 0.0905

509 0.0885 0.0856 0.0874

510 0.0875 0.0879 0.0846

511 0.0863 0.0899 0.0819

512 0.085 0.0926 0.0791

513 0.0839 0.095 0.0762

514 0.0828 0.0976 0.0737

515 0.0817 0.0998 0.0714

516 0.081 0.1024 0.0691

517 0.0798 0.1048 0.0664

518 0.0792 0.1077 0.0643

519 0.0784 0.1096 0.0622

520 0.078 0.112 0.0605

521 0.0773 0.1147 0.0582

522 0.0765 0.1174 0.0562

523 0.076 0.1204 0.054

524 0.0754 0.1236 0.0518

525 0.0748 0.1265 0.0499

526 0.0745 0.1297 0.0478

527 0.0742 0.1321 0.0462

528 0.074 0.1353 0.0447

529 0.0736 0.1381 0.0429

530 0.0735 0.1416 0.0411

531 0.0735 0.145 0.0392

532 0.0732 0.1479 0.038

533 0.0733 0.1507 0.0367

534 0.0733 0.1546 0.035

535 0.0732 0.1582 0.0335

536 0.0734 0.1619 0.0322

537 0.0739 0.1662 0.0309

538 0.0741 0.1696 0.0294

539 0.0744 0.1732 0.028

540 0.075 0.1771 0.027

541 0.075 0.181 0.0256

542 0.0757 0.1849 0.0248

543 0.076 0.1884 0.0234

544 0.0765 0.1926 0.0226

545 0.0773 0.1968 0.0215

546 0.078 0.2014 0.0208

547 0.0785 0.2055 0.0196

548 0.0791 0.2084 0.0186

549 0.0797 0.2123 0.0183

550 0.0806 0.2169 0.017

551 0.0815 0.2215 0.0164

552 0.0824 0.2261 0.0153

553 0.0833 0.2308 0.0147

554 0.0843 0.2359 0.0143

555 0.0856 0.2407 0.0139

556 0.0864 0.246 0.0126

557 0.0881 0.2508 0.0122

558 0.0889 0.2563 0.0115

559 0.0903 0.2612 0.0111

560 0.0924 0.2701 0.0099

561 0.0932 0.2732 0.0096

562 0.0947 0.2788 0.0091

(11)

564 0.0979 0.2911 0.008

565 0.0993 0.2969 0.0076

566 0.1005 0.3014 0.0072

567 0.1018 0.3059 0.0068

568 0.1034 0.3118 0.0065

569 0.1049 0.3173 0.0061

570 0.1064 0.3229 0.0058

571 0.1079 0.3282 0.0055

572 0.1096 0.334 0.0053

573 0.1112 0.3397 0.005

574 0.1128 0.3455 0.0047

575 0.1145 0.3513 0.0044

576 0.1164 0.3579 0.0043

577 0.1183 0.3643 0.004

578 0.1201 0.3707 0.0037

579 0.1219 0.3767 0.0035

580 0.1237 0.3831 0.0033

581 0.1257 0.3895 0.0032

582 0.1276 0.3959 0.0029

583 0.1294 0.402 0.0027

584 0.1314 0.4086 0.0026

585 0.1333 0.4151 0.0025

586 0.1356 0.4222 0.0023

587 0.1375 0.4289 0.0021

588 0.1397 0.4361 0.002

589 0.1418 0.4431 0.0018

590 0.144 0.4502 0.0018

591 0.1462 0.4571 0.0017

592 0.1481 0.4632 0.0015

593 0.15 0.4691 0.0014

594 0.1522 0.476 0.0014

595 0.1543 0.483 0.0012

596 0.1565 0.49 0.0012

597 0.1586 0.4968 0.0011

598 0.1606 0.5032 0.001

599 0.1628 0.5101 0.001

600 0.1649 0.5165 0.001

601 0.167 0.5229 0.0009

602 0.1688 0.5288 0.0008

603 0.1707 0.5348 0.0007

604 0.1727 0.5409 0.0007

605 0.1744 0.5464 0.0006

606 0.1761 0.5515 0.0006

607 0.1778 0.5569 0.0005

608 0.1792 0.5616 0.0004

609 0.1806 0.566 0.0004

610 0.1818 0.5698 0.0004

611 0.183 0.5732 0.0003

612 0.184 0.576 0.0003

613 0.1847 0.5783 0.0002

614 0.1852 0.5799 0.0002

615 0.1855 0.5809 0.0002

616 0.1856 0.581 0.0001

617 0.1855 0.5804 0.0001

618 0.185 0.5789 0.0001

619 0.1844 0.5768 0

620 0.1835 0.574 0.0001

(12)

621 0.1824 0.5704 0.0001

622 0.181 0.5661 0.0001

623 0.1796 0.5615 0.0001

624 0.1779 0.5559 0.0001

625 0.176 0.5499 0.0001

626 0.1738 0.5429 0.0001

627 0.1715 0.5354 0.0001

628 0.1689 0.527 0.0001

629 0.1661 0.5181 0.0001

630 0.1629 0.5084 0

631 0.1598 0.4985 0.0001

632 0.1563 0.4874 0

633 0.1526 0.476 0.0001

634 0.1489 0.4641 0

635 0.1451 0.4523 0

636 0.1411 0.4397 0

637 0.137 0.4268 0

638 0.1328 0.4135 0.0001

639 0.1287 0.4008 0

640 0.1243 0.3872 0.0001

641 0.1202 0.3742 0

642 0.116 0.3611 0

643 0.1119 0.3483 -0.0001

644 0.1077 0.335 -0.0001

645 0.1036 0.3222 -0.0001

646 0.0997 0.3098 -0.0001

647 0.0957 0.2974 -0.0001

648 0.0914 0.2842 -0.0001

649 0.0875 0.2718 -0.0001

650 0.0837 0.2601 -0.0001

651 0.0802 0.2491 -0.0001

652 0.0764 0.2371 -0.0001

653 0.0728 0.2258 -0.0001

654 0.0694 0.2149 -0.0001

655 0.0661 0.2047 -0.0002

656 0.0628 0.1944 -0.0002

657 0.0595 0.1841 -0.0001

658 0.0563 0.1741 -0.0001

659 0.0534 0.1652 -0.0001

660 0.0505 0.1557 -0.0002

661 0.0477 0.1471 -0.0001

662 0.0451 0.1389 -0.0001

663 0.0426 0.1313 -0.0002

664 0.0402 0.1235 -0.0001

665 0.0379 0.1163 -0.0002

666 0.0355 0.1087 -0.0001

667 0.0331 0.1012 -0.0001

668 0.0311 0.0953 -0.0002

669 0.0292 0.0893 -0.0002

670 0.0275 0.0838 -0.0002

671 0.0258 0.0786 -0.0002

672 0.0243 0.074 -0.0002

673 0.0228 0.0692 -0.0002

674 0.0215 0.065 -0.0002

675 0.0201 0.0609 -0.0002

676 0.0191 0.0575 -0.0002

(13)

678 0.0169 0.0507 -0.0002

679 0.016 0.0475 -0.0002

680 0.015 0.0446 -0.0002

681 0.0141 0.0418 -0.0001

682 0.0133 0.0392 -0.0002

683 0.0125 0.0366 -0.0002

684 0.0117 0.0343 -0.0002

685 0.011 0.0321 -0.0002

686 0.0104 0.0301 -0.0001

687 0.0098 0.0282 -0.0002

688 0.0091 0.0263 -0.0003

689 0.0087 0.0246 -0.0002

690 0.008 0.0227 -0.0003

691 0.0074 0.0207 -0.0002

692 0.0069 0.0191 -0.0003

693 0.0064 0.0179 -0.0003

694 0.0061 0.0167 -0.0002

695 0.0058 0.0157 -0.0003

696 0.0054 0.0146 -0.0003

697 0.0051 0.0137 -0.0003

698 0.0048 0.0129 -0.0003

699 0.0046 0.0121 -0.0002

700 0.0044 0.0113 -0.0003

分析實驗結報