pH指示薬の変色と電離定数

質問

試験管10本に0.025% BTB 1.0mlと、リン酸塩溶液1.0mlを加える。
水を加えて12mlとし、駒込ピペットで0.2M水酸化ナトリウムまたは塩酸を加えながら完全な黄色から緑色を経て完全な青色にいたる溶液列を作成し、水で一定の体積(20ml)とする。
それぞれの溶液について615nmの吸光度とpHを測定する。
pHと吸光度の関係を方眼紙に「BTBの電離指数」としてグラフにする。

という実験をしました。この実験について、

1．実験によって得られたグラフの様子をBTBの分子と光の吸光度とを関連ずけて説明する。

2.BTBのpkBTBの値をグラフから求める。

グラフは中和滴定曲線のような曲線になったのですが、どうやって求めればいいのかわかりません。

長々と書き連ねてしまって申し訳ないです。

回答No.1

c80s3xxx · ベストアンサー

簡単な解析は，まず吸光度をpHの関数としてプロットし，全体を通る曲線を引きます．
次に，低pH側で吸光度が平らになるところの吸光度値と，高pH側で吸光度が平らになるところの吸光度値を読み取ります．
二つの値の中間値を計算します．
その吸光度を与えるpHを最初に引いた曲線から読み取ります．
これがpKaになります．

BTBの変色は，解離平衡の関係にあるBTB（一種の弱酸）とその解離種の色が違うことによります．
pHが違うとBTBとその解離種の存在比が違うのです．
そしてその存在比はKa=[H+][解離種]/[非解離種]の式に支配されます．
pH=pKaのときには，この式から[解離種]=[非解離種]になります．
十分に低いpH では解離種は事実上存在せず，逆に十分に高いpHでは非解離種は事実上存在しません．
実測される吸光度は二つの溶存種の吸光係数と濃度をかけたものの合計値です．
式で書けばε(解離種)×[解離種]+ε(非解離種)×[非解離種]です．

さて，ここからさきは考えてください．

この方法は，最初に引いた曲線の引き方がかなり結果に影響します．
それを少しでも廃するには，こうします．
低pH側，高pH側の吸光度の平らになる値をAl，Ahとします．
そして，いろいろなpHでの吸光度値A(pH)を使って
ln[A(pH)-Al]/[Ah-Al] を計算し，pH に対してプロットします．
このプロットは直線に乗るはずです．
直線がpH軸と交わるところがpKaになります．

お礼

ありがとうございます！
助かりました。