Page 123 - 理化检验-化学分册2024年第十二期
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王福余，等：酸碱指示剂在紫外-可见分光光度法测定离子液体酸强度中的应用
2 结果与讨论 明以BPB作为指示剂时，3种离子液体的H 0 值受有
机溶剂介电常数影响较小 [16] 。
2. 1 不同离子液体适用的指示剂和有机溶剂
离子液体的阴离子和阳离子通过氢键、 π-π堆 以 16. 82 mmol · L − 1 离子液体溶液为待测对
象，试验进一步考察了其他离子液体适用的指示
积、 π-阴离子和其他非共价键结合， 形成三维超分子
剂和有机溶剂。结果显示：PNA是单色指示剂，其
网络结构，可以作为亲电接受体或质子供体 [15] 。当
pK a 值为 0. 99，在无水乙醇中的最大吸收出现在
离子液体溶液中质子或电子的浓度水平达到或接
近pK a 时，指示剂的电离程度发生变化，分子结构 373 nm处，适用于[SO 3 H-ppy]HSO 4 酸强度的检测，
开始改变，导致吸光度和颜色发生变化，对应于公 [SO 3 H-ppy]HSO 4 加入前后的UV-Vis光谱图如图1（a）
所示。BCG是磺代酚酞类指示剂，其颜色和吸收峰
式（1）中 ΔI 和 H 0 变 化。BPB 的 pK a 值为 3. 85，在
[17-18] ，在
酸性溶液中为黄色，在碱性溶液中为蓝色。试验 出现位置都与BPB的接近，其pK a 值为4. 66
分别以无水乙醇、二甲基亚砜（DMSO）和N， N- DMSO中的最大吸收位于 625 nm处，以其作指示
剂可获得强极性BmimPF 6 和BpyBr的H 0 值，加 入
二甲基甲酰胺（DMF）等 3 种常用有机溶剂配制
0. 01 mmol · L −1 BPB指示剂溶液，比较了不同有机 BmimPF 6 和BpyBr前后的UV-Vis光谱图如图 1（b）
所示。QR是单色指示剂，其pK a 值为2. 70，在无水乙
溶剂中BPB紫外-可见光谱数据的变化， 结果见表1。
醇中的最大吸收位于497 nm处，没有其他吸收峰的
表1 BPB在3种有机溶剂中的紫外-可见光谱数据
Tab. 1 UV-Vis spectral data of BPB in 3 organic solvents 干扰，以其作指示剂可以获取BmimBF 4 的H 0 值，UV-
Vis光谱图如图1（c） 所示。BCP也属于磺代酚酞类指
最大吸光度处
有机溶剂 介电常数 最大吸光度 示剂，其颜色变化和吸收峰位置都与BPB的接近，其
波长/nm
pK a 为6. 12，微溶于无水乙醇，可溶于DMF，最大吸
DMSO 46. 7 605 0. 25
收位于605 nm处，以BCP作为指示剂，DMF作为有
DMF 36. 7 603 0. 85
无水乙醇 24. 3 600 0. 56 机溶剂，获取的BmimCl和BpyCl的UV-Vis光谱图如
图1（d） 所示。其他指示剂，如甲基黄属于偶氮类化
有机溶剂的介电常数和其极性正相关，由表1
合物，在酸、碱环境下分别显示黄色和红色，最大吸
可知：3种溶剂极性由强到弱依次为DMSO、DMF、
收波长分别为405，515 nm，吸收峰存在明显重叠，对
无水乙醇；DMSO最大吸光度处波长 （605 nm）大于
UV-Vis检测结果干扰很大；偶氮类化合物的甲基红
其他有机溶剂的，最大吸光度小于其他有机溶液的。
以及磺代酚酞类指示剂百里酚蓝吸收峰位置和颜色
这是由于极性较大的溶剂分子偶极增大了溶质分子
变化与甲基黄的类似；甲基紫是对氨基苯甲酸衍生物
的极性，导致了吸收峰红移；BPB为中极性分子，极
的混合物，吸收峰很复杂，也不适合用作离子液体的
性溶剂DMSO对BPB的溶解度较小。
指示剂。
以BPB作为指示剂可以获取BpyBF 4 、BpyBr、
结合上述研究结果，在适用的指示剂溶液中加
BmimBr离子液体的H 0 值，因此试验比较了以BPB −1
入离子液体，配制成16. 82 mmol · L 离子液体溶
作为指示剂时不同有机溶剂下BpyBF 4 、BpyBr、
液，按照公式（1）计算H 0 值，结果见表3。为避免较
BmimBr离子液体H 0 值的变化，结果见表2。
大误差，以试剂空白的5%和95%计算H 0 检测范围，
表2 3种离子液体在含BPB的不同有机溶剂中的H 0 值 最优试验结果见表3。
Tab. 2 H 0 values of 3 ionic liquids in different organic 由表3可知， 在最优条件下，离子液体H 0 值的检
solvents containing BPB
测范围为−0. 29~7. 40。
离子液体 无水乙醇 DMSO DMF
2. 2 离子液体酸强度的定量检测
3. 11 3. 13 3. 20
BpyBF 4
以BpyBF 4 为例，考察了以BPB作指示剂，无水
BpyBr 4. 43 4. 10 4. 36
乙醇作有机溶剂时，本方法定量检测离子液体酸强
BmimBr 3. 53 3. 52 3. 64 −1
度的适用性。用无水乙醇配制0. 01 mmol · L BPB
由表2可知，虽然BPB在极性最强的DMSO中 溶液，加入不同量BpyBF 4 ，配制成不同BpyBF 4 浓度
的最大吸光度较小，但是加入3种离子液体后，所得 的离子液体溶液，所得的UV-Vis光谱图如图2所示。
H 0 值仅略低于其他有机溶剂的，总体差异不大，说 由图2可知，BPB在无水乙醇中的两个最大吸收
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