Doświadczenie 10.01

Zapoznanie się z metodą określania przybliżonej, a następnie dokładnej wartości pH roztworu za pomocą wskaźników kwasowo-zasadowych i uniwersalnych wskaźników i skali buforowej.

1. Otrzymaną próbkę roztworu podzieliłem na 5 równych części, następnie do 4 próbek dodałem po 2 krople roztworów wskaźnikowych i odczytałem wartość pH badanego roztworu.

2. Wykorzystując uniwersalny papierek wskaźnikowy określiłem pH badanego roztworu pH = 7,05

3. Próbkę z błękitem bromotymolowym porównałem ze skalą wzorców i

określiłem dokładnie pH roztworu. pH=7,05

Wskaźnik	Kolor roztworu	pH
Fenoloftaleina	Bezbarwny	< 8,2
Oranż metylowy	Żółty	> 4,4
Czerwień metylowa	Żółty	> 6,2
Błękit bromotymolowy	zielona	6.0 – 7,6

pH roztworu wynosiło 7,05.

Doświadczenie 10.02

Porównanie pH mocnego i słabego kwasu o tym samym stężeniu.

Za pomocą pehametru należy zmierzyć wartość pH kwasu octowego i solnego, przy czym stężenie pierwszego i drugiego będą sobie równe i będą wynosić c= 0,1mol/dm³.

• pH HCl = 1,15

• pH CH₃COOH = 2,9

HCl jest mocnym elektrolitem,a wiec jego cząsteczki są zdysocjowane całkowicie. Stężenie takiego kwasu jest niemal równe wartości pH. Natomiast kwas octowy jest słabym elektrolitem i dysocjuje tylko częściowo. Jego wartość pH przewyższa wartość stężenia. Dla słabych kwasów wartość pH zależy od stałej dysocjacji.

Doświadczenie 10.03

Mieszaniny występujące w przyrodzie. Właściwości buforowe wody wodociągowej w porównaniu z woda destylowaną.

1. Należy przygotować 4 zlewki o pojemności 250cm³.

2. Do dwóch zlewek należy odmierzyć po 200 cm³ wody destylowanej, a do pozostałych po 200cm³ wody wodociągowej,która wcześniej nie była podgrzewana.

3. następnie mierzymy pH w zlewkach.

4. Po dokonaniu pomiarów do jednej zlewki z wodą destylowaną i z wodą wodociagowa dolewamy po 5 cm³ roztworu kwasu solnego o stężeniu c_HCl=0,01 mol/dm³.

5. Do dwóch pozostałych zlewek należy dodac po 5 cm³ roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu c_NaOH = 0,01 mol/dm³.

6. Po wymieszaniu bagietka należy zmierzyć pH roztworów we wszystkich zlewkach.

Woda	pH wody	pH wody z NaOH	pH wody z HCl	ΔpH	Δβ	Δn
Woda destylowana	6,47	10,49	4,29	-4,02	2,18	0,0001244
Woda wodociągowa	7,06	8,50	6,89	-1,44	0,17	0,0003472

Obliczam pojemność buforową:

β = Δn / ΔpH

β₁ = ^0,0005/_4,02 = 0,0001244

β₂ = ^0,0005/_2,18 =0,0002294

β₃ = ^0,0005/_1,44­ = 0,0003472

β₄ = ^0,0005/_0,17 = 0,0029412

Obliczam Δn.

1000cm³ - 0,1mol

5cm³ - X X = 0,0005

Zaobserwowałem, że woda wodociągowa zachowuje się jak bufor po dodaniu NaOH, a także po dodaniu HCl. Jej pH nieco się zmienia, świadczy to o istnieniu w wodzie soli które neutralizują działanie zasad i kwasów.

Doświadczenie 10.04

Badanie wpływu składu roztworu buforowego na jego pojemność buforową.

a) Do sporządzenia roztworów wykorzystujemy kwas octowy i octan sodowy o stężeniu 0,1mol/dm³ każdy.

b) Po dokładnym wymieszaniu roztworów mierzymy pH,

c) Następnie dodajemy po 5cm³ kwasu solnego o stężeniu 0,1mol/dm³ i ponownie mierzymy pH.

Ck/Cs	Objętość CH3COOH [CM^3]	Objętość CH3COONa [CM^3]	pH	pH po dodaniu 5 cm^3 HCl	Δn HCl	ΔpH	β [mol/m^3]
0,25 0,5 1 2 3 4	8,0 13,3 20,0 26,7 30,0 32,0	32,0 26,7 20,0 13,3 10,0 8,0	5,90 5,68 5,29 4,84 4,65 4,47	5,66 5,38 5,03 4,53 4,27 3,92	0,0125 0,0125 0,0125 0,0125 0,0125 0,0125	0,24 0,30 0,26 0,31 0,38 0,55	0,05208 0,04167 0,04808 0,04032 0,03289 0,02273

a) Obliczam Δn.

1000cm³ - 0,1mol

5cm³ - x

x = 0,0005

Δn = 0,0005 * 25 = 0,0125

b) Obliczam pojemność buforową.

β = Δn /ΔpH

β₁ = ^0,0125/_0,24 = 0,05208 mol/dm³

β₂ = ^0,0125/_0,30 = 0,04167 mol/dm³

β₃ = ^0,0125/_0,26 = 0,04808 mol/dm³

β₄ = ^0,0125/_0,31 = 0,04032 mol/dm³

β₅ = ^0,0125/_0,38 = 0,03289 mol/dm³

β₆ = ^0,0125/_0,55 = 0,02273 mol/dm³

3. ΔpH obliczam ze wzoru

ΔpH = pH – pH _HCl

ΔpH₁ =5,90 – 5,66 = 0,24

ΔpH₂ =5,68 – 5,38 = 0,30

ΔpH₃ = 5,29 - 5,03 = 0,26

ΔpH₄ = 4,84 – 4,53 =0,31

ΔpH₅ = 4,65 – 4,27 =0,38

ΔpH₆ = 4,47 – 3,92 = 0,55

Maksymalna pojemność buforu jest wtedy gdy objętość CH₃COOH wynosi 8cm³, a objętość CH₃COONa wynosi 32cm³.

Doświadczenie 10.05

Badanie wpływu sumarycznego stężenia składników buforu na jego pojemność buforową

a) Roztwory buforowe o różnym sumarycznym stężeniu kwasu i soli sporządza się z roztworu kwasu octowego o stężeniu 0,1mol/dm³ i stężeniu soli 0,1mol/dm³.Uzyskuje się różne stężenia poprzez odpowiednie rozcieńczenie wodą destylowaną.

b) Po przygotowaniu roztworów należy je dokładnie wymieszać i zmierzyć pH. c) Następnie należy dodać do każdego roztworu po 5cm³ roztworu kwasu solnego o stężeniu 0,1mol/dm³ i ponownie zmierzyć pH.

Ck + Cs [mol/dm^3]	Objętość CH3COOH [cm^3]	Objętość CH3COONa [cm^3]	Objętość H2O [cm^3]	pH	pH po dodaniu 5 cm^3 HCl	Δn HCl	ΔpH	β [mol/m^3]
0,025 0,050 0,075 0,100	10 20 30 40	10 20 30 40	60 40 20 0	5,03 5,23 5,32 5,32	4,52 4,95 5,05 5,16	0,0125 0,0125 0,0125 0,0125	0,51 0,28 0,27 0,16	0,01225 0,02232 0,02315 0,04464

a) Obliczam Δn.

1000cm³ - 0,1mol

5cm³ - x

x = 0,0005

Δn = 0,0005 * 12,5 = 0,00625 mola

b) Obliczam pojemność buforową.

β = Δn /ΔpH

β₁ = ^0,00625/_0,51 = 0,01225

β₂ = ^0,00625/_0,28 = 0,02232

β₃ = ^0,00625/_0,27 = 0,02315

β₄ = ^0,00625/_0,16 = 0,04464

3. Δ pH obliczam ze wzoru

ΔpH = pH – pH _HCl

ΔpH₁ = 5,03 – 4,52 = 0,51

ΔpH₂ = 5,23 - 4,95 = 0,28

ΔpH₃ = 5,32 – 5,05 = 0,27

ΔpH₄ = 5,32 – 5,16 =0,16

W miarę wzrostu stężenia sumarycznego składnika buforu jego pojemność buforowa wzrasta.