Ćwiczenie 8 Wyznaczanie Wyznaczanie stałej dysocjacji wskaźnika metodą spektrofotometryczną spektrofotometryczną 1. Cel Wyznaczenie stałej dysocjacji błękitu bromotymolowego z wykorzystaniem metody spektrofotometrycznej
2.Aparatura i odczynniki pH-me pH-metr tr,, spektr spektrofo ofotom tometr etr,, roztwó roztwórr błękit błękitu u bromot bromotymo ymolow lowego ego o stęż. stęż. 6,41 6,41⋅ 10-4 M, roztwo roztwory ry buforowe o różnym pH, pipety: 5 cm 3 i 0,5 cm3
3.Wykonanie Przygotowano 7 roztworów błękitu bromotymolowego o różnych wartościach pH. W tym celu celu 0,5 0,5 ml wyjś wyjści ciow oweg ego o rozt roztwo woru ru błęk błękit itu u o stęż stężen eniu iu 6,41 6,41·1 ·10 0 -4M rozc rozcie ieńc ńczo zono no 4,5 4,5 ml odpowiedniego roztworu buforowego (bufor wg Brittona i Robinsona). Dla tak przygotowanych roztworów zmierzono pH. Na podsta podstawie wie załączo załączoneg nego o widma widma absorb absorbanc ancji ji wyznac wyznaczon zono o długoś długośćć fali, fali, przy przy której której różnica różnica absorb absorbanc ancji ji jest jest najwię największ kszaa i przy przy takiej takiej długoś długości ci fali fali (λ=615 (λ=615 nm) zbadan zbadano o absorb absorbancj ancjęę dla wszystkich roztworów. Uzyskane wyniki pomiarów zestawiono w Tabeli.1 (Tab.1) (Tab.1)
Tab.1 Wyniki pomiarów poszczególnych roztworów
4. Opracowanie wyników Na Na pods podsta tawie wie uzys uzyska kany nych ch dla dla każd każdeg ego o rozt roztwo woru ru warto wartośc ścii abso absorb rban ancj cjii oblic obliczo zono no molo molowe we współczynniki absorbancji. Do obliczeń wykorzystano zależność: A= εlc gdzie: A – absorbancja, ε – molowy współczynnik absorpcji, l – grubość warstwy przez którą przechodzi wiązka światła ( 1cm w przypadku przypadku tego doświadczenia). Stężenie roztworu roztworu obliczono z
gdzie: C2 – stężenie roztworu błękitu bromotymolowego C1 – stężenie wyjściowego roztworu błękity bromotymolowego V1 – objętość wyjściowa roztworu błękitu bromotymolowego Vr – objętość roztwru Przykładowe obliczenie dla roztworu nr 1 C =
4
−
6,41 10 ⋅
5 10 ⋅
3
−
4
−
5 10
⋅ ⋅
=
⋅
5
−
6,41 10
ε 1=
1
0,015 6,41 10 ⋅
5
−
=
1
⋅
243,009 jednostka M ⋅cm
−1
−1
= M ⋅cm ¿
Wyniki obliczeń zestawiono w Tabeli.2 (Tab.2) Nr r-ru
ε [M-1 • cm-1 ]
1
234,010
2
234,020
3 4
780,031 904,836
5 6
17940,718 23400,936
7
23759,750
Tab.2 Wartości molowego współczynnika absorpcji dla poszczególnych roztworów Na podstawie załączonego widma absorpcji wyznaczono współrzędne punktu izobestycznego (punkt który ma taką samą absorpcję dla roztworów o różnym pH), który znajduje się przy λ=500nm i A=0,3527 Na podstawie uzyskanych danych i korzystając ze wzoru obliczono wartość stałej dysocjacji błękitu bromotymolowego
gdzie: pH – pH badanego roztworu błękitu bromotymolowego εHA – molowy współczynnik absorpcji w środowisku kwaśnym (forma niezdysocjowana) – w doświadczeniu jest to roztwór nr 1 εA- - molowy współczynnik absorpcji w środowisku zasadowym (forma zdysocjowana) – w doświadczeniu jest to roztwór nr 7 ε - molowy współczynnik absorpcji dla danego roztworu Wyniki obliczeń zestawiono w Tabeli.3 (Tab.3)
Nr r-ru
pH
ε [M
-1
cm-1]
lgK
K
1
3,48
234.01
-
-
2
4,34
234.02
-10,68
2,07•10 -11
3
5,28
780,03
-6,90
1,25•10 -7
4
6,83
9048,36
-7,05
8,86•10 -8
5
7,60
17940,72
-7,12
7,64•10 -8
6
9,59
23400,94
-7,78
1,66•10 -8
7
10,48
23759,75
-
-
Tab.3 Wartości stałej dysocjacji dla poszczególnych roztworów Z uzyskanych danych dla tych 5 roztworów wyliczono wartość średnią lgK a następnie wartość K które wyniosły odpowiednio lgK= -7,91 i K= 6,13•10 -8 5. Wnioski Celem ćwiczenia było wyznaczenie stałej dysocjacji błękitu bromotymolowego. Wskażnik ten to słaby kwas który dysocjuje w roztworze wodnym wg równania: HA+H 2O=H3O++A-. Obie postaci związku (HA i A-) różnią się zabarwieniem w związku z czym można zastosować metodę
spektrofotometryczną do oznaczenia stałej dysocjacji Stała dysocjacji wyliczona na podstawie wykonanego doświadczenia K = 6,13·10 -8 natomiast stała dysocjacji podawana przez literaturę wynosi K=6,03·10 -8 (Tablice chemiczne, Wyd. Adamantan, W-wa 2003), otrzymana wartość nieznacznie różni się od danych literaturowych jednakże rozbieżność ta jest bardzo mała zatem można uznać, że wykorzystana metoda jest dobra do oznaczania stałej dysocjacji barwnych roztworów jakim jest błękit bromotymolowy. Różnica ta może wynikać ze zbyt wolnej dysocjacji wskaźnika w uzyskanym roztworze, jak również różnic w wartości pH przy której dokonywano pomiarów.
