Ć W I C Z E N I E Nr 57

WYZNACZANIE STAŁEJ DYSOCJACJI SŁABEGO KWASU METODĄ

POTENCJOMETRYCZNĄ

Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie stałej równowagi reakcji dysocjacji kwasu
octowego metodą miareczkowania pehametrycznego.

Dysocjację słabego kwasu opisuje termodynamiczna stała równowagi K

a

:

HAc

Ac

H

HAc

Ac

H

Ac

H

Ac

H

a

c

c

c

a

a

a

K

γ

γ

⋅

γ

⋅

⋅

≡

⋅

=

−

+

−

+

−

+

(1)

gdzie:

,

+

H

a

−

A

a

,

HA

a

są aktywnościami kationu, anionu i niezdysocjowanego kwasu. Dla

roztworów rozcieńczonych, można przyjąć, że współczynniki aktywności jonu octanowego,
γ

Ac

i niezdysocjowanego kwasu,

γ

HAc

, są bliskie jedności.

W czasie miareczkowania słabego kwasu, np. kwasu octowego, mocną zasadą

powstaje sól, np. octan sodu, który jest jonoforem, która w roztworze występuje w postaci
swobodnych jonów. Obecność swobodnych anionów zmniejsza dysocjację słabego
kwasu, można przyjąć, że stężenie niezdysocjowanego kwasu jest równe stężeniu kwasu
w próbce,

, natomiast stężenie jonu octanowego jest równe stężeniu soli,

. Równanie (1) przyjmie postać:

kwas

HAc

c

c

=

sól

Ac

c

c

=

−

kwas

sól

H

a

c

c

a

K

⋅

=

+

(2)

z której łatwo obliczyć pH roztworu:

↓

+

=

kwas

sól

a

c

c

log

pK

pH

(3)

Zależność (3) znana jest jako równanie Hendersona-Hasselbacha.
Na początku miareczkowania, przed osiągnięciem punktu równoważnikowego, stężenie
soli w roztworze wyraża zależność:

próbka

NaOH

NaOH

sól

V

V

c

c

⋅

=

(4)

w której c

NaOH

i V

NaOH

są odpowiednio stężeniem i objętością dodanej zasady, natomiast

V

próbka

jest objętością miareczkowanego roztworu.

Stężenie kwasu w miareczkowanym roztworze można wyrazić zależnością:

próbka

NaOH

PR

NaOH

NaOH

kwas

V

]

V

)

V

[(

c

c

−

⋅

=

(5)

w której (V

NaOH

)

PR

jest równoważnikową, stechiometryczną, objętością zasady,

wyznaczoną metodą miareczkowania pehametrycznego.
Uwzględniając równania (4) i (5) w zależności (3) otrzymujemy zależność prostoliniową,

NaOH

PR

NaOH

NaOH

a

V

)

V

(

V

log

pK

pH

−

+

=

(6)

z której można wyznaczyć wartość pK

a

.

Wykonanie ćwiczenia

1. Przygotować pehametr do pomiaru pH: nacisnąć czerwony przycisk sieć oraz przycisk

pH.

2. Po

około 10 min wykalibrować przyrząd. W tym celu nalać do zlewki około 50 ml

buforu ftalanowego o pH = 4,00, ostrożnie wrzucić dipol magnetyczny, przykryć
zlewkę pokrywką zawierającą elektrody szklaną i kalomelową oraz włączyć mieszadło.
Po około 5 min wyłączyć mieszadło i pokrętłem kalibracji nastawić pH w pozycji 4,00.
Położenia pokrętła kalibracji nie zmieniać w trakcie pomiarów.

3. Po

usunięciu buforu i przepłukaniu elektrod wodą destylowaną nalać 50 ml roztworu

badanego kwasu. Jeśli elektrody nie są dostatecznie zanurzone dodać wody
destylowanej.

4. Biuretę napełnić roztworem NaOH o stężeniu 0,3 mol/dm

3

. Roztwór z biurety dodawać

do roztworu kwasu porcjami początkowo po 0,5 ml, później po 0,2 ml,

a w pobliżu punktu równoważnikowego po 0,1 ml. Po dodaniu każdej porcji mieszać
roztwór przez około 5 min, a następnie po wyłączeniu mieszadła zmierzyć pH.

5. Objętości zużytego do miareczkowania NaOH i odpowiadające im zmierzone wartości

pH zapisać w tabeli. Po zakończeniu pomiarów wyłączyć pehametr, wyjąć dipol
magnetyczny, wylać roztwór ze zlewki, elektrody przemyć wodą destylowaną,
pozostawić je zanurzone w wodzie destylowanej. Uporządkować stanowisko pracy.

Opracowanie wyników

1. Sporządzić wykres I przedstawiający zależność pH miareczkowanego roztworu kwasu

od objętości dodanej zasady, V

NaOH

: )

V

(

f

pH

NaOH

=

.

2. Punkt przegięcia krzywej miareczkowania odpowiada równoważnikowej objętości

zasady (V

NaOH

)

PR

(punkt równoważnikowy).

3. Sporządzić wykres II pierwszej pochodnej krzywej miareczkowania:

4.

)

V

(

f

V

)

pH

(

NaOH

NaOH

=

Δ

Δ

5. Z wykresu odczytać objętość równoważnikową, (V

NaOH

)

PR.

6. Korzystając z arkusza kalkulacyjnego lub metodą najmniejszych kwadratów obliczyć

parametry prostej:

)

V

)

V

(

V

log

(

f

pH

NaOH

PR

NaOH

NaOH

−

=

7. Obliczyć wartość stałej dysocjacji K

a

. Porównać wyznaczoną wartość stałej dysocjacji

kwasu octowego z wartością podawaną w tabelach danych fizykochemicznych, która
wynosi 1,753 · 10

5

(pK

a

= 4,76).