Определение константы диссоциации метилового оранжевого по спектроскопическим данным, страница 4

b.  Снимают спектры поглощения растворов № 2-5, 7, 8. Определяют оптические плотности D_λ протонированной  и депротонированной форм индикатора на рабочих длинах волн. Проверяют выполнение закона Бугера-Ламберта-Бэра. Строят графики зависимости D_λ от концентрации индикатора для кислых и щелочных растворов (см. рис. 1). Рассчитывают коэффициент экстинкции для каждой формы индикатора ε и среднеквадратичную погрешность его определения σ_n. Результаты заносят в табл.1.

4.  Расчет константы диссоциации метилового оранжевого.

По формуле:

рассчитывают значение константы диссоциации индикатора. Результаты экспериментов и расчетов сводят в табл.2. Полученное значение К_а сравнивают со справочными данными.

Обработка результатов.

Табл.1

Определение коэффициентов экстинкции протонированной и депротонированной форм метилового оранжевого

Форма индикатора	Конц. индикатора С, М	Длина волны l, нм	Оптическая плотность, Dλ	Коэффициент экстинкции e, М-1×см-1	e ср±sn
Протонир. НА	2, 63*10-5	508	1.058	40228	43786±7185
	1,97*10-5		0,786	39898
	1,31*10-5		0,530	40458
	6,58*10-6		0,359	54559
Депротонир. А-	3,29*10-5	464	0,810	24620	23472±800
	2, 63*10-5		0,608	23118
	1,97*10-5		0,449	22792
	1,31*10-5		0,306	23359

Зависимость, характеризующую ослабление света веществом, можно представить в логарифмическом виде

где I₀ и I- интенсивность прошедшего и падающего на образец света; С- молярная концентрация; l- длина оптического пути; ε_λ- коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом экстинкции вещества.

      Таким образом закон Бугера-Ламберта-Бера представляет наличие линейной зависимости между оптической плотностью вещества и его молярной концентрацией.

      Зная значения D_кисл и D_щел, можно найти значения коэффициентов экстинкции обеих форм:

ε_НА= D_кисл /(C₀*l); ε_A-= D_щел/(C₀*l)

      Если все измерения проводятся в кювете с одинаковой толщиной оптического слоя, то степень диссоциации кислоты НА можно записать следующим образом:

      При измерениях в буферных растворах с известным значением рН константа диссоциации записывается в виде

где коэффициент активности аниона кислотного остатка рассчитывается по формуле Дебая-Хюккеля:

где I_c-ионная сила раствора; C_i и Z_i – молярная концентрация и заряд иона.

      Итоговой формулой для расчета константы диссоциации одноосновной кислоты в буферном растворе:

Табл.2

Расчет константы диссоциации метилового оранжевого

№	pH	Iс,  M	lg f-	Dλ		aλ		lg{α/(1-α)}		lg Ka		Ka
				λ1=508	λ2=464	λ1	λ2	λ1	λ2	λ1	λ2	λ1	λ2
1	1	10-1	-0,12	1,058	0,476	0	0
6	13	10-1	-0,12	0,368	0,608	1	1
9	3,9	2*10-2	-0,06	0,489	0,595	0,82	0,84	0,66	0,72	-3,3	-3,3	5,01*10-4	5,01*10-4
10	3,7	1,3*10-2	-0,05	0,551	0,560	0,73	0,68	0,43	0,33	-3,3	-3,5	5,01*10-4	3,16*10-4
11	3,5	8*10-3	-0.04	0,673	0,546	0,56	0,53	0,11	0,05	-3,4	-3,5	3,98*10-4	3,16*10-4
Среднее значение										-3,4		4,22*10-4
Погрешность определения										±0,06		±0,91*10-4

Проверка закона Бугера-Ламберта-Бера – линейной зависимости оптической плотности от концентрации и толщины кюветы.

   

Выводы

1.  Закон Бугера-Ламберта-Бэра для наших растворов выполняется, то видно из графиков зависимости D-C.

2.  Полученное значение константы диссоциации не совпадает со справочным значением К_а= 2*10^-4. Это может быть связано с тем, что в справочной литературе приведены данные при 25°С. В лаборатории во время проведения эксперимента было 16°С. Также неточность результата может быть обусловлена случайными и систематическими погрешностями.