物化實(shí)驗(yàn)紫外

用紫外分光光度計(jì)測(cè)定萘在硫酸銨水溶液中的活度系數(shù)孫舒瑩051130105實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夥请娊赓|(zhì)在鹽水溶液中活度系數(shù)的測(cè)定方法。掌握UV-240紫外分光光度計(jì)的使用方法。實(shí)驗(yàn)原理：萘的水溶液符合朗白-貝爾定律。用三個(gè)不同波長(zhǎng)（入=267,275,283nm）的光，不同相對(duì)濃度的萘溶液的光密度，以光密度對(duì)萘的相對(duì)濃度作圖，得到三條通過(guò)零點(diǎn)的直線。A=K/CL （1）00式中，A0為萘在純水中光密度；C0為萘在純水中的溶液濃度，K/為消光系數(shù)。對(duì)于萘的鹽水溶液,用同樣的波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)定得到圖1。從圖1可以看出，萘在水溶液中和鹽溶液中，都是在X=267，275，283nm處出現(xiàn)三個(gè)峰，吸收光譜幾乎相符。說(shuō)明鹽（硫酸銨）的存在并不影響萘的吸收光譜。把鹽加入飽和的非電解質(zhì)水溶液，非電解質(zhì)的溶解度就起變化。如果鹽的加入增加非電解質(zhì)的活度系數(shù)，這個(gè)現(xiàn)象叫鹽析，反之叫鹽溶。1889年Setschenon提出鹽效應(yīng)經(jīng)驗(yàn)公式式中，K為鹽析常數(shù)，Cs為鹽的濃度（單位：mol/L）如果K是正值，C0〉C這就是鹽析作用，若K是負(fù)值，C0〈C這就是鹽溶作用。當(dāng)純的非電解質(zhì)和他的飽和溶液成平衡時(shí)，無(wú)論是在純水或鹽溶液里，非電解質(zhì)的化學(xué)式是相同的。式中，為活度系數(shù)。通過(guò)測(cè)定萘水溶液的光密度與萘鹽水溶液的光密度，就可以求出活度系數(shù)。本實(shí)驗(yàn)是用不同濃度的硫酸銨鹽溶液測(cè)定萘在鹽溶液中的活度系數(shù)，了解萘在水中溶解度隨硫酸銨的濃度增加而下降，硫酸銨對(duì)萘其鹽析作用。實(shí)驗(yàn)儀器與藥品：UV-240紫外分光光度計(jì)1臺(tái)，容量瓶50mL6只，25mL3只，錐形瓶25mL6只，刻度移液管25mL1支。萘（A.R.）；硫酸銨（A.R.）。實(shí)驗(yàn)步驟：在25?下制備萘在純水中飽和溶液100ml（實(shí)驗(yàn)室已提供），取三只25mL容量瓶，分別配制相對(duì)濃度為0.75、0.5、0.25三個(gè)不同濃度的萘水溶液。取6個(gè)50ml的容量瓶配置硫酸銨溶液1.2mol/L,1.0mol/L,0.8mol/L,0.6mol/L,0.4mol/L,0.2mol/L（須自己配制），每份溶液倒出一半至25mL錐形瓶中，加入萘使成為相應(yīng)鹽溶液濃度的飽和萘水鹽溶液（實(shí)驗(yàn)室已提供）。用5mL飽和萘水溶液與5mL水混合，以水作為參比液，測(cè)定入=260nm-290nm間萘的吸收光譜。用5mL飽和萘水溶液與5mL1.0mol/L硫酸銨溶液混合，用5ml水加5mL（1mol/L）硫酸銨溶液為參比液，測(cè)定入=260nm-290nm間萘的吸收光譜。用（入=267,275,283nm）的光測(cè)定不同相對(duì)濃度的萘水溶液的光密度，以水作為參比液。用同濃度的硫酸銨水溶液作為參比液，在入=267,275,283nm波長(zhǎng)處分別測(cè)定不同濃度的飽和萘-硫酸銨水溶液的光密度。五．?dāng)?shù)據(jù)記錄與處理：根據(jù)所得不同濃度萘水溶液的光密度值對(duì)萘液的相對(duì)濃度作圖，得三條通過(guò)零點(diǎn)的直線，求出消光系數(shù)。表1不同相對(duì)濃度的萘水溶液的光密度相對(duì)濃度0.250.500.751.00光密度A入=267nm0.1920.3960..5760.709入=275nm0.2130.4400.6410.790入=283nm0.1530.3150.4640.576其吸收曲線見附圖2作不同波長(zhǎng)下不同濃度萘水溶液的光密度值對(duì)萘液的相對(duì)濃度圖，見圖2注：由圖2可看出相對(duì)濃度為1.00的萘水溶液光密度值與其余數(shù)據(jù)點(diǎn)的線性較差，故將其舍去作圖。由圖知，入=267nm時(shí)，曲線的斜率k=°.53°-°.29°=077421 0.69-0.38消光系數(shù)即K=k/L=0.7742cm-1入=275nm時(shí)，曲線的斜率k二0600-030°二0.85713 0.70-0.35消光系數(shù)即K=k/L=0.8571cm-1入=283nm時(shí)，曲線的斜率k二^420-0」80二061543 0.69-0.30

消光系數(shù)即K=k/L=0.6154cm-12?根據(jù)測(cè)得不同濃度的硫酸銨飽和萘溶液的光密度計(jì)算出活度系數(shù)丫°值，以lgg°對(duì)硫酸銨溶液的相應(yīng)濃度作圖呈直線關(guān)系。C=C=可求出活度系數(shù)g(C°=1)所以g=C其中，C為飽和萘~硫酸銨水溶液對(duì)于飽和萘水溶液的相對(duì)濃度，K為上步求出的萘在各波長(zhǎng)下的消光系數(shù)（這由附圖1萘水和萘鹽的吸收曲線圖可知這兩種溶液的吸光系數(shù)可看作近似相等），C°為飽和萘水溶液的相對(duì)濃度。計(jì)算出各個(gè)濃度的活度系數(shù)g和1gg的值，列于表2表2不同濃度飽和萘?硫酸銨水溶液的活度系數(shù)丫和1gg波長(zhǎng)鹽溶液濃度C（mol/L）0.20.40.60.81.01.2267nm光密度A0.59470.50060.37130.34710.25130.2302相對(duì)濃度C0.76810.64660.47960.44830.32460.2973活度系數(shù)數(shù)1.3021.5462.0852.2313.0813.364lgg0.1150.1890.3190.3480.4890.527275nm光密度A0.64180.53900.39830.37060.26690.2435相對(duì)濃度C0.74880.62890.46470.43240.31140.2841活度系數(shù)g1.3351.5902.1522.3133.2113.520lgg0.1260.2010.3330.3640.5070.546283nm光密度A0.43630.36540.27330.25020.17840.1613相對(duì)濃度C0.70900.59380.44410.40660.28990.2621活度系數(shù)數(shù)1.4101.6842.2522.4593.4493.815lgg0.1490.2260.3520.3910.5380.581不同濃度萘飽和鹽溶液吸收曲線見附圖3。從上表數(shù)據(jù)可以看出，硫酸銨濃度越大，萘的活度系數(shù)丫值越大，即萘的濃度下降，硫酸銨對(duì)萘起鹽析作用。3?以lg丫對(duì)硫酸銨溶液的相應(yīng)濃度作圖（見圖3），求出鹽析常數(shù)。由圖知，入=267nm時(shí)，曲線的斜率 鹽析常數(shù)即入=275nm時(shí)，曲線的斜率 鹽析常數(shù)即入=283nm時(shí)，曲線的斜率 鹽析常數(shù)即由上可知，平均鹽析常數(shù)為六.思考題：1.為什么要測(cè)定（入=260-290nm）的萘水溶液及萘水鹽溶液的吸收光譜？答：萘在水溶液和鹽溶液中，在入=260-290nm范圍內(nèi)出現(xiàn)最大吸收峰（入=267,275,283nm）,此時(shí)其吸光度最大，實(shí)驗(yàn)相對(duì)誤差較小。由于消光系數(shù)在兩種溶液中是不同的，但萘水溶液及萘水鹽溶液的吸收光譜中出現(xiàn)的三個(gè)峰位置基本相同，峰形相似，吸收光譜幾乎相符，說(shuō)明萘在兩種溶液中的消光系數(shù)可近似相同。因此可以通過(guò)分別測(cè)定萘在水溶液和鹽水溶液中的光密度來(lái)計(jì)算飽和萘鹽水溶液的濃度，從而求算活度系數(shù)。影響本實(shí)驗(yàn)的因素有哪些？答：（1）實(shí)驗(yàn)溫度：溫度的變化會(huì)影響萘在溶液中溶解度和活度，造成C0不同，致使K鹽析不同，但若能當(dāng)作飽和溶液來(lái)計(jì)算，則會(huì)引入誤差。本實(shí)驗(yàn)在配制溶液和進(jìn)行測(cè)定的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室的溫度并不相同。（2）如果萘的飽和溶液中有位溶解的懸浮顆粒，對(duì)光密度的測(cè)定值有一定影響。（3）朗伯-比爾定律要求是光源為單色光，溶液為均勻介質(zhì)，互不反應(yīng)，無(wú)干擾雜質(zhì)的稀溶液，若濃度過(guò)大，超出范圍，則會(huì)發(fā)生誤差。（4）實(shí)驗(yàn)方法的誤差，配制萘的鹽水溶液的方法為先配制好相應(yīng)濃度的鹽溶液，再加萘，認(rèn)為萘加入后溶液體積不變，這是一步近似。七.實(shí)驗(yàn)討論：1.不同波長(zhǎng)萘的水溶液光密度-相對(duì)濃度曲線中，相對(duì)濃度為1.00的萘水溶液光密度值與其余數(shù)據(jù)點(diǎn)的線性較差，這可能是因?yàn)槠錆舛容^大，已不在朗伯-比爾定律使用范圍之內(nèi)，也有可能是因?yàn)橛袘腋≥令w粒存在，使光密度值變大，但實(shí)際情況是飽和溶液的光密度值偏小，所以推斷不是懸浮顆粒的影響。2.從附圖一可以看出，其實(shí)萘在水溶液和萘在鹽水溶液中各波長(zhǎng)下的光密度值相差比較大，這是因?yàn)檫@一步中，萘水溶液和萘鹽溶液都不為飽和的，在配制中，由于移液管吸到飽和萘水溶液中的顆粒，而在加水或鹽水后，由于配制室的溫度較低，這些顆粒沒(méi)有溶解，