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物化实验紫外


南京大学化学系实验报告

用紫外分光光度计测定萘在硫酸铵水溶液中的活度系数
孙舒莹 实验目的: 一. 实验目的: 1. 了解非电解质在盐水溶液中活度系数的测定方法。 2. 掌握 UV-240 紫外分光光度计的使用方法。 实验原理: 二. 实验原理: 萘的水溶液符合朗白-贝尔定律。用三个不同波长(λ=267,275,283nm)的光,不同 相对浓度的萘

溶液的光密度,以光密度对萘的相对浓度作图,得到三条通过零点的直线。 A0 = K C0L
/

051130105

(1)
/

式中,A0 为萘在纯水中光密度;C0 为萘在纯水中的溶液浓度,K 为消光系数。 对于萘的盐水溶液,用同样的波长进行测定得到图 1。 从图 1 可以看出,萘在水溶液中和盐溶液中,都是在λ=267,275,283nm 处出现三个 峰,吸收光谱几乎相符。说明盐(硫酸铵)的存在并不影响萘的吸收光谱。 把盐加入饱和的非电解质水溶液, 非电解质的溶解度就起变化。 如果盐的加入增加非电 解质的活度系数,这个现象叫盐析,反之叫盐溶。 1889 年 Setschenon 提出盐效应经验公式

式中,K 为盐析常数,CS 为盐的浓度(单位:mol/L)如果 K 是正值,C0>C 这就是盐析作用,若 K 是负值,C0〈 C 这 就是盐溶作用。 当纯的非电解质和他的饱和溶液成平衡时,无论是在纯 水或盐溶液里,非电解质的化学式是相同的。

式中,

为活度系数。

通过测定萘水溶液的光密度与萘盐水溶液的光密度,就可 以求出活度系数。 本实验是用不同浓度的硫酸铵盐溶液测定萘在盐溶液中的活度系数, 了解萘在水中溶解 度随硫酸铵的浓度增加而下降,硫酸铵对萘其盐析作用。

南京大学化学系实验报告 实验仪器与药品: 三. 实验仪器与药品: UV-240 紫外分光光度计 1 台,容量瓶 50mL 6 只,25mL 3 只,锥形瓶 25mL 6 只,刻度 移液管 25mL 1 支。 萘(A.R.) ;硫酸铵(A.R.) 。 实验步骤: 四. 实验步骤: 1. 在 25 C 下制备萘在纯水中饱和溶液 100ml(实验室已提供),取三只 25mL 容量瓶,分别配 制相对浓度为 0.75、0.5、0.25 三个不同浓度的萘水溶液。 2. 取 6 个 50ml 的容量瓶配置硫酸铵溶液 1.2 mol/L, 1.0 mol/L, 0.8 mol/L, 0.6 mol/L, 0.4 mol/L, 0.2 mol/L(须自己配制) ,每份溶液倒出一半至 25mL 锥形瓶中,加入萘使 成为相应盐溶液浓度的饱和萘水盐溶液(实验室已提供) 。 3. 用 5mL 饱和 萘水溶液与 5mL 水混合,以水作为参比液,测定λ=260nm-290nm 间萘的吸 收光谱。 用 5mL 饱和萘水溶液与 5mL1.0 mol/L 硫酸铵溶液混合,用 5ml 水加 5mL(1 mol/L)硫 酸铵溶液为参比液,测定λ=260nm-290nm 间萘的吸收光谱。 4. 用(λ=267,275,283nm)的光测定不同相对浓度的萘水溶液的光密度,以水作为参比 液。 5. 用同浓度的硫酸铵水溶液作为参比液,在λ=267,275,283nm 波长处分别测定不同浓度 的饱和萘-硫酸铵水溶液的光密度。 五.数据记录与处理: 数据记录与处理: 1.根据所得不同浓度萘水溶液的光密度值对萘液的相对浓度作图,得三条通过零点的直线, 求出消光系数。 表 1 不同相对浓度的萘水溶液的光密度 相对浓度 λ=267nm 光密度 A λ=275nm λ=283nm 其吸收曲线见附图 2 作不同波长下不同浓度萘水溶液的光密度值对萘液的相对浓度图,见图 2 0.25 0.192 0.213 0.153 0.50 0.396 0.440 0.315 0.75 0..576 0.641 0.464 1.00 0.709 0.790 0.576
0

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注:由图 2 可看出相对浓度为 1.00 的萘水溶液光密度值与其余数据点的线性较差,故将其 舍去作图。 由图知, λ=267nm 时,曲线的斜率 k = 0.530-0.290 = 0.7742 1

0.69-0.38

消光系数即 K1 = k1 / L = 0.7742cm

-1

λ=275nm 时,曲线的斜率 k = 0.600-0.300 = 0.8571 3

0.70-0.35

消光系数即 K2 = k2 / L = 0.8571cm λ=283nm 时,曲线的斜率 k = 0.420-0.180 = 0.6154 3

-1

0.69-0.30

南京大学化学系实验报告 消光系数即 K3 = k3 / L = 0.6154cm
-1

2.根据测得不同浓度的硫酸铵饱和萘溶液的光密度计算出活度系数 γ 0 值, lg γ 0 对硫酸 以 铵溶液的相应浓度作图呈直线关系。 由C =

A KL
1 C

和γ

=

C0 可求出活度系数 γ C

( C 0 =1)

所以

γ=

其中,C 为饱和萘~硫酸铵水溶液对于饱和萘水溶液的相对浓度,K 为上步求出的萘 在各波长下的消光系数 (这由附图 1 萘水和萘盐的吸收曲线图可知这两种溶液的吸光系数 可看作近似相等) C0 为饱和萘水溶液的相对浓度。 , 计算出各个浓度的活度系数 γ 和 lg

γ 的值,列于表 2

表 2 不同浓度饱和萘~硫酸铵水溶液的活度系数 波长 盐溶液浓度 C(mol/L) S 光密度 A 相对浓度 C 267nm 活度系数 γ 0.2 0.5947 0.7681 1.302 0.115 0.6418 0.7488 1.335 0.126 0.4363 0.7090 1.410 0.149 0.4 0.5006 0.6466 1.546 0.189 0.5390 0.6289 1.590 0.201 0.3654 0.5938 1.684 0.226 0.6 0.3713 0.4796 2.085 0.319 0.3983 0.4647 2.152 0.333 0.2733 0.4441 2.252 0.352

γ 和 lg γ
0.8 0.3471 0.4483 2.231 0.348 0.3706 0.4324 2.313 0.364 0.2502 0.4066 2.459 0.391 1.0 0.2513 0.3246 3.081 0.489 0.2669 0.3114 3.211 0.507 0.1784 0.2899 3.449 0.538 1.2 0.2302 0.2973 3.364 0.527 0.2435 0.2841 3.520 0.546 0.1613 0.2621 3.815 0.581

lg γ
光密度 A 相对浓度 C 275nm 活度系数 γ

lg γ
光密度 A 相对浓度 C 283nm 活度系数 γ

lg γ

南京大学化学系实验报告 不同浓度萘饱和盐溶液吸收曲线见附图 3。 从上表数据可以看出,硫酸铵浓度越大,萘的活度系数 铵对萘起盐析作用。 3.以 lg

γ 值越大,即萘的浓度下降,硫酸

γ 对硫酸铵溶液的相应浓度作图(见图 3) ,求出盐析常数。

由图知, λ=267nm 时,曲线的斜率 λ=275nm 时,曲线的斜率 λ=283nm 时,曲线的斜率 由上可知,平均盐析常数 思考题: 六. 思考题: 1.为什么要测定(λ=260-290nm)的萘水溶液及萘水盐溶液的吸收光谱? 答: 萘在水溶液和盐溶液中, 在λ=260-290nm 范围内出现最大吸收峰 (λ=267,275,283nm) , 此时其吸光度最大,实验相对误差较小。由于消光系数在两种溶液中是不同的,但萘水溶液 及萘水盐溶液的吸收光谱中出现的三个峰位置基本相同,峰形相似,吸收光谱几乎相符,说 为 盐析常数即 盐析常数即 盐析常数即

南京大学化学系实验报告 明萘在两种溶液中的消光系数可近似相同。 因此可以通过分别测定萘在水溶液和盐水溶液中 的光密度来计算饱和萘盐水溶液的浓度,从而求算活度系数。 2.影响本实验的因素有哪些? 答: 实验温度: (1) 温度的变化会影响萘在溶液中溶解度和活度, 造成 C 0 不同, 致使

K 盐析

不同,但若能当作饱和溶液来计算,则会引入误差。本实验在配制溶液和进行测定的两个实 验室的温度并不相同。 (2)如果萘的饱和溶液中有位溶解的悬浮颗粒,对光密度的测定值有一定影响。 (3)朗伯-比尔定律要求是光源为单色光,溶液为均匀介质,互不反应,无干扰杂质的 稀溶液,若浓度过大,超出范围,则会发生误差。 (4) 实验方法的误差, 配制萘的盐水溶液的方法为先配制好相应浓度的盐溶液, 再加萘, 认为萘加入后溶液体积不变,这是一步近似。 实验讨论: 七. 实验讨论: 1.不同波长萘的水溶液光密度-相对浓度曲线中, 相对浓度为 1.00 的萘水溶液光密度值与其 余数据点的线性较差,这可能是因为其浓度较大,已不在朗伯-比尔定律使用范围之内,也 有可能是因为有悬浮萘颗粒存在, 使光密度值变大, 但实际情况是饱和溶液的光密度值偏小, 所以推断不是悬浮颗粒的影响。 2.从附图一可以看出,其实萘在水溶液和萘在盐水溶液中各波长下的光密度值相差比较大, 这是因为这一步中,萘水溶液和萘盐溶液都不为饱和的,在配制中,由于移液管吸到饱和萘 水溶液中的颗粒,而在加水或盐水后,由于配制室的温度较低,这些颗粒没有溶解,而在测 定室的温度比配制室的温度高很多, 这些颗粒就在测定时溶解了, 从而影响了萘在水溶液和 在盐水溶液中的浓度,而测定曲线是在其余条件不变,只改变溶剂(一个是水,一个是硫酸 铵溶液)来观测硫酸铵对萘吸收光谱的影响。但两者浓度一旦不一,所测得的图谱没有比较 意义了。而在测不同相对浓度饱和萘-硫酸铵水溶液的光密度时,由于是饱和溶液,吸入一 些颗粒没有太大影响。


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