1

Roztwory buforowe


   





! #"%$'&

()

*,+.-*/10#2034*6587.9:5;3:<>=.?

@A.BDC.BFE.G

-metryczne; teoria kwasów i zasad Brønsteda;

H'IJKML4IHONQP#R.STIHILVUWXWY[ZV\.]_^6\`IaU,b_c.I

d

egf#h.iTjkjlVm

Zalecana literatura:

1.

nporqtsuv!w

xXy>z.{M|

Podstawy chemii nieorganicznej, Wydawnictwo Naukowe PWN,

Warszawa, 1994, rozdz. 11.1-11.5, 11.7

2. J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna – podstawy teoretyczne i analiza

}~#€‚

ƒ

„‚…‡†ˆg‰

, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1997, rozdz. 3.1-3.3, 3.7.

3. A. Hulanicki, Reakcje kwasów i zasad w chemii analitycznej, Wydawnictwo Naukowe

PWN, Warszawa, 1992, rozdz. 2.5-2.6, 2.12, 2.14, 3.6-3.7.

2. Krótkie wprowadzenie

ŠŒ‹Ž.’‘“‹”•––%—%•˜™Xš'‘›‹#œ

kwasem

™.œžŸ4œ, _ž¡š>#¢Xš‘“œ,™.£T¤¦¥

§©¨ª“«¬'­1®1¯°6±²¯#³#³#­[´V­µp¶·¬¯ª“¯¸º¹‡¸#¸.±T»¼§

czyli jest

donorem protonów, natomiast

½¾#¿¾#À

Á

nazywamy su

ÂXÃ'ēÅ,Æ.ÇOÈÉ6ÊÌËēÍÎ'ÅÐÏÒÑÓ6Ô

Õ

ÎÖצÈØÏÒÑÙ4ÅÚ

Õ

ÎÑēÑÆXÊÖ6Å[ēÔ[ÏÐÈÔ6ÃÄ

akceptorem protonu. Wszelkie reakcje typu kwas-zasada

Õ

Ñ#ÛÔÜÅOÈ

Ý

Þ.ßQà·áâ6ã[Þ.äã6åØä!ã,Þ.ä‡æÒà·áçè“çÞ#æÒàéç#êpë#ìV߂å>æ²ê#ç1â6ß6åØßêíÒî

reakcja protolityczna), przy czym

jest to proces odwracalny:

kwas

ï

zasada + p (HA

ï

A

-

+ p)

ðòñ`óôöõ÷øúùõûýü'þôöÿ
,ÿ
#ô6ø 

ø Vøöù6ø

-

ó

ñ·üó“óÿöù6ø

-

ñ·üùõØû !

ñ·ü'ó“óÿ

ø"#

ø

$%&')(+*

,-/.102&+$
3546&+7 8:9
&+;=<>%?&@'AB8

CDFE!G

H!I

JLKNMPOFQRM

. Aby reakcja

SUT VW#VXBYWBZ[=\]
^`_aVbc^d\^egfhiS6VWjT"\kml]
kon)p1ekn)\[=\kqY]]
kon rlsn W#^+]
[tekqVSUT u[=\wvx

Yyx

-

, które

_VbczZ>l

Z{SUT\=Zeph|SUT"VW#V>]aV}~€?^nravxwbL}Z{Wk+]‚n W^ek?nYBƒ?n"SUT"\ƒ=„V>]
p|\]
Yz_…\^n^=}p|x

-

, oraz takie,

~LW#u>T k†_Vb‡cBZlLZˆ}^h†SUT"VW#V>]o\^n^}L\YBk‰x

-

bL}ZdW#^in W^ekinYƒin SUT\ƒ=„V>]LZ>_

\‰]
YpŠ~€?^nk+_

vx ‹

Œ

VWT"\k+l]
^‚ekn"Wa\^mWk+_ekn)\[+\kŽek=}>]
^†n SUT\ƒ=„

>
‘1’6‘+“"‘•”–?‘—˜q™{š‘—)‘›œižš‘—)‘›‘gŸ¡ ¢™”–?‘—Ÿ¡ !£¤

Wó

–¥=š‘¦—2“ §‘m”
¥¨©ª’U“"«#¬B™«œL¥=š
­¯®aL°
‘±š‘m’6™j—‘²³

kwas + zasada_1

´

kwas_1 + zasada

µ

“š=œ>”¶j‘›Ÿ¡ ³

kwas = HCl; zasada = Cl

-

-

— ’U“š©=°>
‘ª’6‘+“"‘

kwas_1 = H

3

O

+

; zasada_1 = H

2

O -

— ’U“š©=°>
‘ª’6‘+“"‘

HCl + H

2

O

´

H

3

O

+

+ Cl

-

·¹¸º=»>¼½j¾¿ÀsÁFÂ

kwas = NH

4

+

; zasada = NH

3

-

à Ä

¸ºÅ

ÆÇ>È
¾

Ä

¾+¸"¾

kwas_1 = H

3

O

+

; zasada_1 = H

2

O -

à Ä

¸ºÅ=ÆÇ>È
¾

Ä

¾+¸"¾

NH

4

+

+ H

2

O

É

NH

3

+ H

3

O

+

Roztworem buforowym

È
¾=º=»Ê?¾+Ë »Ì¸ ÇLº=ÍÊÇ>¸ž»?Î
Å¿Ï=ÐÑÒ¾ÓÎ
Ç

1)

ËÔÑ

Ã

º¾+È
ÔzÈ
¾mËÔ

Ã

½j¾+ÎL»ÐmÕÖ¼Ê?¾

Ã×

ÊPÇ>¸ ¾=º•ÔÐmÕ

Ã

ÇÓÔ?º¢ËÇÐmÈ
Ïغ¾

Ã

¾¿Ï1Ù¸ ÇLº=ÍjÊ

×

¸º¾+Ê?ÔÑm¸ ¾ÚÏÐm»

Ã

½¾+ÎL»Ì¼Ê?¾

ÃÜÛÝ

Ç>¸"¾=ºÒÊ

Ä

¸"Ç>ʾ=¿LºÇ>È
ÏÒ¿Ç¿¾mÍj¼
Ç>Ê?Ç

à Ä

¸ºÅ=ÆÇ>È
ϱºÒÈ
ÔzËoº¾

Ã

¾¿Å

Ý

-

), albo

2

2)

Þßà¦á)âã+ä
ßzä
ãmÞßåáæã+çLèLé+êyâãáãëŽßÜßBé+êìá)íîßïâ Þaíé+äLè>Þ5ðñ?ãáà+Þóòô íLâ=õjñ?ö>ôªâã+ñ?ßà+ô"ã÷øé!èùáæã+ç
ø

âãáãëú±û•í>ô"ã=âÒñüUô"í>ñã=ëLâí>äLè{ëíëãmõð
í>ñíá"üUô"âú=ýí>äLè?âÒä
ßø¯ðñ?ãáÜû þ

+

).

ÿ
     "!" $#%&!'()!'*+-, .*/, !021'43567*+89:; 5

tworu,

!'<=!'>,?,,@/.?!'&'A.'1&BC'0D1'E#%1&!F<<3D,$GH G.<35JIKL&.G M N!'=O!'<=!'

,> 5<1'&P

QR<S7TUS V$WNR<UX&YUJZ6[\^]`_+S<a2QUH]ba2QUcRTSdS&R_efb T[g]U[d[FR<S<h5Z+bh2b ]S7if]jQ7k[&l%UU+m nUbQ&k[&loUU/m

l%[p$eQ7e$TU[qb rSRFUHTTeQ&k>sS&_/XR<USQ&ktTS&uYUvV

wxS&rvZ+ba2y-z{|r5bRZ/]b r5} ]~nub r

b ]FeQ&k€b ndUQRey(l%bTS(Yb rRe‚h5Z+S\ ƒQ-R-zb TU$hDReQ&k„]R<b r} ]…]

R<Sd[TbaDQUJbprbpR<S\2utrbRZ/]b ru‡†

1)

pH = pK

a

+ log

ˆ‰

‰

Š

Š

‹

gdzie: K

a

–

Œ6Ž&/Žq$‘ŒD’“” Ž“v” •–—Ž<Œ™˜OšF›

c

HA

–

Œ56œ&<ž&Ÿ•ž¡ o’¢’ —žFŒ™/Ž&£ž¤’–—Ž<Œ™˜OšF›

¥

¦

§

-

¨5©+ª«<¬&­®¬°¯%±²± ³¬F¨2±²®´³µ<¨™¶

HA

2)

pH = pK

w

– pK

b

– log

·

·L¸

¹

¹

+

gdzie: K

b

–

º5»6¼&½/¼q¾$¿‚º2ÀÁ ¼Á Ãĺ™½+¼&ÅÆvÂÈÇ<¼<º2¼¾$¿É

c

B

–

º5»6Ê&Ë<Æ&ÌÃÆ¡ÍoÀÎÀ ÏÆ
Ç<¼<º2¼¾$¿

+

ÐLÑ

Ò

-

ÓÔ6ÕÖ<×&ØÙסÚ%ÛÜÛ Ý×gÓ2ÛÜÙÄәÞ+ß&à×váÈâ<ß<Ó2ßã$ä

åçæè éêìëíæ

î

ïtðíñóò5ôõôKöø÷

ββ

ù ú<ûüþýÿ



ý
 %ý
 




 !#"$
% ! '&)(&*'! !

wego na dodatek

+

!-,.0/!21%3546&879&(:"535430;<=>;.0*9,?&A@B.C4DFEG@IHG@I3-1!KJ! L!;,HC4M$NEO5.-,F3

+

!-,.@P"534D30;<

@B.0;,!%!;! !$Q7
.-,!%.@R;S%"5/#7FE0;.

+

JTVU

ββ =

WYX'Z\[^]

W`_

aNbb#cdfe8g6hQijkcmlIn5go:oQi

e
p
iqr

dfipFe2dfis bnlut5v5gv0wcxlIn0wbijiwiyioNpFn-bijnlxp9z{

|j v5gz

jednoprotonowego, która dodana do 1 dm

3

yi#to
j iy'z}{z~iyMij n0i t0dfe
n be-lBn#i€‚ƒiRlIn0wbigo
|„…

3

†‡ˆŠ‰Œ‹Ž#`#Y‘“’•”B–—‘
˜A™’Y‘“

šœ›“5›#ž Ÿ¡¢£5¤0¥#£5¦-§¨F¦•£5¦5©ªQ«-¬­}¢M¡#£ª“¬¡¢®¬ƒ¡¢®#¯0§#°±²Ÿ³^›

«´P©MŸ¡¢M£5¤0¥#£5¨Fµ¶¬

Ÿ ¢¡·®¬¹¸«0º-»:¢M¡#£ª“¬¡¢'°2¬

¨
¼F¡½

¾0¿PÀ-Á¾-Ã

3

o odpowiednim pH poprzez

Ä

Ãf¿
ÅÆ

Ä5Ç-È

¿
ÅÊÉË

È

¿FÌ5ÅÍÎÉËÏ

Ç-È#Ð

¾ Ñ}ÒË

ÄӓÔ

Ë

rów

Õ?Ö0×

Ø

ÙÛÚ—Ü Ý
ÞÙ ßà Ý Ü?áRâã6ä

å

æ5çè}é

-3 roztwory):

pH

v [cm

3

]

0.1 M kwasu octowego

v [cm

3

]

0.1 M octanu sodu

3.48

9.5

0.5

.......

9.0

1.0

4.16

8.0

2.0

4.39

7.0

3.0

4.58

6.0

4.0

4.94

4.0

6.0

.......

2.0

8.0

pH

v [cm

3

]

0.1 M KH

2

PO

4

v [cm

3

]

0.1 M Na

2

HPO

4

5.92

9.5

0.5

.......

9.0

1.0

6.60

8.0

2.0

6.83

7.0

3.0

7.20

5.0

5.0

7.37

4.0

6.0

7.80

2.0

8.0

.......

1.0

9.0

8.48

0.5

9.5

ê ëíìêî
ïFðñò#óŠêôõ-ö÷AøIù0ð0úŠûõ-ôýüNìþDð0ïfÿ

ûï
ú#ñ5ù0ð



úŠûõ-ô'üQìþ

  
  "!

a

#

%$

'&)(

1.754

⋅10

-5

oraz 6.34

⋅10

-8

odpowiednio dla CH

3

COOH oraz dla H

2

PO

4

-

*

#,+

-  ./%0
123&)%$
4

#

56
78

+



#

:9 '&)4;0
4 13

*

<=>5&%?@$
4A5 :&

#

%5

+

:&)34 123.A$
BC5ED

#

$
4F&)G)7' 

+

5E&)4134

#

(H4IJ:& $
K


#

$:

probówek.

:<LMK
9

NO P:QSR)O)T U-VWYX[Z Q:RU3W\Q%ZE]%W

QM^
_

R`R)VaZ O)TbXdc8egfih

-

hjegfihkNQNV lm^nQo O N%p:q%r

R)O

WsTba
Vt p
ua
]%W@v

-

R)u3O w2Ox/yZ Q%r@Q%aZ OR)Qw2Q%W\z

-

^jXZ^jXZ {|yZ Q%r}Q%aZEOR)Qw3Q%W~z

-



R)OZW~u3Ox€Op
Qw2Q%W\z

3.2. Kolorymetryczne oznaczenie pH

V‚ƒ^nQ%yZEV l„R„^jZERq:P:QU-Q%W\V w…p
u
ZEQ:RU>W~]%Z†NQ/Q:R p
V



R)Op
u3V|^
_

yj‚"R‡ZEQ:RU>W~Q%ZXˆ^nQ%yZEV l‡NQ=^jZ Q%y
]%W~Oaˆ^nu…^nO‰UzHcŠ^nQ%Z



o O‹^nQŒc



r

3

usNQ=a
V)NOoŽRp
u



NQNV l

QN^nQ%W\u2O N%p
u3O‘W/Tba
Vt p
u…a
u
W

u3w2Q
’



uo Va/W=^ja:U e“c8e>”)e•Nie



‚–Q%aZEO)’w3u2l|^
_=Z Q:RU>W~Q%ZXujXjR X:^nO—3p
u2l|^nQ%p
u2TbR)z|UVy
Ow3{

W/Tba
Vt p
ua

barwa

zakres pH

R)u2O w3Ox/yZEQ%r}Q%aZEOR)Qw3Q%W~V

purpura bromokrezolowa



R)OZW\u2Ox€Op
Qw2Q%W\V

pH badanego roztworu = ...............

4

˜:™–š˜%›~œ

žŸ| ˆ¡)¢2£ \¤£¦¥%§©¨ª~«\«:¢2£¬:ž/­
¡)® ¢

®Ÿ°¯±,ª:²\¤³

3

wody

£´°¡)®³@­3£)µb¡)® Ÿ)¶%¥·¤¡)£§
®Ÿ¦®¸,«:¢2£¬
®¦¥¹n® ·%º
­2£‘º
®¦·%º
¥/­n¡)¢2® Ÿ‘»E¥:¡¼> ~½%»–¡ º
® ·/¥
µ®·%¾

¿

´–¥%§»E£)À¢2­3Ÿ|¹
Á=» ¥:¡¼3 \¥%»¾/ Âµ ¹n¥
µ'½%¬®º
® ¢3¥«%­3¤¡ º:žÃ¯®§\¹n¥¹j»¡)£ ·%º
­3¥/­j¾j¡ ¾:¹n£Ä3º
­2Ÿ|¹n¥%º
­2¸µb¡)±|¼®¬
£¢3Å

 /µb§
®Æ º
­§

barwa

zakres pH

¡)­2£ ¢3£Ç/¬»E¥%³}¥%§»E£¡)¥¢3¥% ~®

purpura bromokrezolowa

¤¡)£» \­2£Ç

¿

£º
¥¢2¥% \®

pH gleby = ...............

È

¨

È

¨ÊÉË¥¯ £³Ìº
¥
À'Ÿ‘¬¾

¿

¥%»E¥% \®

ÍnÎ>Ï%ÐjÑÒjÓ)Ô:Õ°Ö8×ÊØ:Ò
Ï>ÙÚ

ÛÜÞÝß à áânÝá|ÜHãåäçæ:è)é8êë äÃìjßíî°ï ì)ð

ñò;óçô:ñ)õ8ö‰÷ óÃòsø:òñò\ùúó;û

ü8ù\ýþñÿjþõúô
üiÿÿ ò

     "!#$  %&'()*+,-#/. 0-21

3

45-67896;:<7=?> =@=76+A B05-CDBA;E

FGIHJFK2LFNMOLPRQ

upa pobiera z przygotowalni po 20 cm

3

2-3 roztworów: bufor, kwas, zasada

S

GTO U-VJF-WUX Y&U2FZMO[\OW-]ZMJ^

-

[`_ a;Qcb\MJ^dORa;QcUX[\FV X We`QfO Ua%g)OQihg

S

F-LFkj]-Wg<Ml XRgmgZXU-VJF-WU2OVJ_-PO

przez asystenta czynnika (

1, 2 lub 3)

GRUPA

1

2

3

badany roztwór

n%o

OJpqYW[

3

dodanego

0.1M HCl

n o

OJp

YWr[

3

dodanego

0.1M NaOH

n o

OJpqYWr[

3

dodanej

wody

zmierzone

pH

bufor octanowy:

CH

3

COOH +

CH

3

COONa

(równomolowo)

0

2

4

0

0

0

0

0

0

0

2

4

0

0

0

0

0

0

0

80

180

Kwas

HCl

-

0

2

4

0

0

0

0

0

80

180

zasada

NaOH

0

2

4

0

0

-

0

0

0

80

180

s

M

nut

F-YvgV

n

O

t

H

n

U<O

S

t

_rQcg&F-Wcj

n

gZMl9XgZb
HJFK2L_-PO)U<WUXVV

n

HJhgwVJFNMJ^

S

F-LFrV XWe
QiO Ua;g&OQfhg\x

Dodatek mocnego kwasu ..........................................................................................................

.......................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................

Dodatek mocnej zasady ............................................................................................................

.......................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................................

y)z|{R}~;

€‚ ƒR„…‚†%„

.............................................................................................................................

.......................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................