分光光度实验报告

1.∆r G0的确定

研究的物质为胺苯磺，在酸碱环境下颜色变化为：从酸性环境到中性环境下，胺苯磺的颜色由橙红色变为黄绿色。

a)对于总体积为10mL，指示剂应取得最佳体积为2 mL。

b)确定在25℃时水中的pKa

先取333μL浓度为6mol/L的稀盐酸配制成10mL浓度为0.2mol/L的稀盐酸溶液以便配制下列7种溶液（指示剂的体积为2mL，容量瓶规格为10mL）

测量各溶液的吸收光谱，谱图如图-1：

图- 1—各酸性强度下指示剂溶液的吸收光谱

取碱性吸收峰波长为λ1=385nm，酸性吸收峰波长为λ2=495nm，在这两个波长下各溶液的吸收度如表-2所示：

通过画出在λ1，λ2处所对应的log[(A1-A)/(A-A1′)]=f(pH)曲线，来确定pKa。

图- 2—酸碱吸收峰下的log[(A1-A)/(A-A1′)]=f(pH)曲线

从图-2得出，在碱性峰λ1=385nm下得到的pKa=3.05，在酸性峰λ2=495nm下得到的pKa=2.，与理论值pKa=2.9相近。取平均值得到pKa=2.97，R=8.31，T=298K，带入标准自由能公式：

∆r G0=−RTlnKa=2.3RTpKa

得到：∆r G0=16.9 kJ/mol

2.确定∆r H0和∆r S0

用于研究热力学常数与温度关系的样品为1、4、7号样品，选择的温度为30,35,40和45摄氏度。各温度下各样品的在酸碱吸收峰的吸收度如表-3所示：

表- 3—各温度下各样品的吸收度

假设样品4的pH不变（为2.79），算得pKa的值如表-4所示：

表- 4—各温度下酸碱酸碱吸收峰下的pKa计算值

pKa与1/T的关系如图-3所示：

图- 3—pKa与1/T的在酸碱峰下线性拟合图像

碱性峰下拟合直线斜率为790.6，酸性峰下拟合直线斜率为866.4。由范特霍夫定律有：

dpK a

d 1

T

=

∆r H0

2.3R

可计算∆r H0，计算结果为：

碱性峰下∆r H0=790.6*2.3*8.31=15.1 kJ/mol

酸性峰下∆r H0=866.4*2.3*8.31=16.6 kJ/mol

平均值为∆r H0=15.9 kJ/mol

表- 5—各温度下的自由电离能

取平均值得∆r G0=17.4 kJ/mol，T=310 K，由公式∆r S0=−∆r G0−∆r H0

T

可求出∆r S0= —36.5 J/(mol.K)。

3.在浓度大于CMC的阴离子表面活性剂的情况下，对溴甲酚绿的pKa移动的研

究

在各溶液中，加入溴甲酚绿的体积为1.5mL，各溶液的吸收光谱如图-4所示：

图- 4—加入SDS后各溴甲酚绿溶液的吸收光谱

从图-4看出，左侧峰的位置随不同的溶液偏移较大，我们取右侧峰λ=615nm处的吸收度计算pKa。各溶液的在615nm处的吸收度及各溶液的pH如表-6所示：

表- 6—各溴甲酚绿溶液的pH及其在615nm处的吸收度

通过log[(A1-A)/(A-A1′)]=f(pH)曲线，来确定pKa

图- 5—加入SDS的溴甲酚绿溶液中log[(A1-A)/(A-A1′)]=f(pH)拟合曲线

从拟合结果我们得出加入SDS后，溴甲酚绿的pKa=5.6，大于它在水中的值4.7，可见，SDS会抑制溴甲酚绿的电离。