- 1 -

Data wykonania
ć

wiczenia: 8.01.2008

Numer ćwiczenia:

18

Temat ćwiczenia:

Potencjometryczne pomiary pH

i miareczkowanie potencjometryczne.

Własności roztworów buforowych.

Data oddania
sprawozdania: 10.01.2008

Grupa:

C1

Imię i nazwisko:

Joanna Szafraniec

Nazwisko
sprawdzającego:

Dr S. Leśniewski

Uwagi:

Ocena:

I

Cel ćwiczenia:

Celem przeprowadzonego ćwiczenia było wyznaczenie pH sporządzonych roztworów

buforowych oraz badanie jego zmian w wyniku rozcieńczania i dodatku mocnego kwasu
(HCl). Poznano ponadto zasady miareczkowania potencjometrycznego i jego zastosowanie.

II

Przebieg ćwiczenia:

Ć

wiczenie wykonywano następująco:

1) Przygotowano i skalibrowano pH-metr używając w tym celu trzech standardowych

roztworów buforowych (pH 3, 7 i 9).

2) Przygotowano dwa roztwory buforowe poprzez zmieszanie:

a) 50cm

3

0,1M CH

3

COOH i 50cm

3

0,1M CH

3

COONa;

b) 10cm

3

0,1M CH

3

COOH i 90cm

3

0,1M CH

3

COONa.

3) Wykonano pomiar pH każdego buforu.
4) 10-cio krotnie rozcieńczono bufor z podpunktu a) i zmierzono jego pH.
5) Zmiareczkowano po 25cm

3

otrzymanych buforów za pomocą 0,1M NaOH do

momentu, gdy nastąpiła zmiana pH roztworu o jednostkę.

6) Przygotowano po 25cm

3

mieszanin składających się z 0,5cm

3

0,1M HCl i 25cm

3

każdego z buforów octanowych. Zmierzono ich pH.

7) Rozcieńczono 5cm3 0,1M HCl do objętości około 50cm3 i miareczkowano

potencjometrycznie 0,1M NaOH. Analogiczne czynności wykonano dla 0,1M H

3

PO

4

.

III

Wyniki ćwiczenia:

Wyniki doświadczenia zawarte są w poniższej tabeli:

Roztwór HCl

V

NaOH

pH

V

NaOH

pH

0,00

1,76

7,03

10,96

0,53

1,75

7,46

11,15

0,92

1,77

7,92

11,30

1,55

1,80

8,48

11,46

- 2 -

1,91

1,82

8,92

11,53

2,55

1,88

8,52

11,62

2,99

1,93

10,02

11,71

3,61

2,02

10,58

11,78

3,97

2,08

11,07

11,83

4,56

2,22

11,54

11,88

5,11

2,41

12,00

11,92

5,57

4,92

12,49

11,96

6,04

10,03

13,03

12,00

6,50

10,63

Roztwór H

3

PO

4

V

NaOH

pH

V

NaOH

pH

0,00

2,45

11,43

11,08

0,45

2,46

11,97

11,71

0,93

2,47

12,52

11,99

1,54

2,50

13,04

12,15

2,04

2,58

13,52

12,29

2,52

2,61

14,04

12,40

3,01

2,69

14,51

12,49

3,62

2,79

14,91

12,54

4,03

2,88

15,46

12,62

4,45

3,02

16,02

12,68

4,97

3,28

16,61

12,74

5,53

4,44

17,02

12,78

6,03

5,93

17,48

12,82

6,56

6,30

18,02

12,85

7,06

6,52

18,54

12,89

7,47

6,65

19,10

12,93

7,96

6,81

19,53

12,96

8,54

6,99

20,11

12,99

9,08

7,22

20,42

13,00

9,72

7,55

21,01

13,03

10,09

7,81

21,51

13,04

10,60

8,34

22,02

13,06

10,91

9,33

IV

Opracowanie wyników:

1.

Korzystając z równania Hendersona – Hasselbaha dla buforów kwaśnych obliczono
teoretyczne wartości pH badanych buforów:

a

s

a

c

c

pK

pH

log

+

=

- 3 -

Otrzymane wartości porównano z wynikami przeprowadzonych pomiarów. Wyniki zebrano
w poniższej tabeli:

Bufor (V

kw

:V

s

)

Wartość teoretyczna

Wartość doświadczalna

1:1

4,75

4,52

1:9

5,69

5,49

2.

Ponieważ pH roztworów buforowych nie zależy od całkowitych stężeń kwasu i soli,
a tylko od ich stosunku, zatem pH nie powinno ulegać zmianie przy rozcieńczaniu
roztworu buforowego. Rzeczywiście, zmierzone pH 10-krotnie rozcieńczonych
roztworów buforowych jest zgodne z wartościami pH roztworów nie rozcieńczonych
(różnica zaledwie) 0,04 jednostki:

Bufor (V

kw

: V

s

)

pH

pH

po 10× rozcieńczeniu

1 : 1

4,52

4,44

3.

Obliczono pojemność buforową sporządzonych buforów octanowych ze wzoru:

(

)















+

+

+

=

+

+

+

+

H

w

H

H

a

H

a

a

c

K

c

c

K

c

c

K

2

303

,

2

β

Wyniki obliczeń zebrano w poniższej tabeli:

Bufor (V

kw

:V

s

)

Pojemność buforowa

1:1

0,18556

1:9

0,02073

Widać, że pojemność buforowa pierwszego buforu jest większa niż drugiego, co jest zgodne
z teoretyczną zależnością, przewidującą iż pojemność buforowa w zakresie pH≈3-11 jest
w przybliżeniu wprost proporcjonalna do początkowego stężenia kwasu.

4.

Sporządzono wykres zależności pH(V

NaOH

) oraz

∆pH/∆V(V

NaOH

) dla rozcieńczonych

0,1M roztworów HCl i H

3

PO

4

:

HCl: pH(V

NaOH

)

0

2

4

6

8

10

12

14

0

2

4

6

8

10

12

14

V

NaOH

[cm

3

]

p

H

- 4 -

HCl:

∆

∆

∆

∆pH/∆

∆

∆

∆V(V

NaOH

)

0

2

4

6

8

10

12

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

V

NaOH

[cm

3

]

∆∆∆∆

p

H

/ ∆∆∆∆

V

H

3

PO

4

: pH(V

NaOH

)

0

2

4

6

8

10

12

14

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

V

NaOH

[cm

3

]

p

H

H

3

PO

4

44

4

: ∆

∆

∆

∆pH/∆

∆

∆

∆V (V

NaOH

)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 22,00

V

NaOH

[cm

3

]

∆∆∆∆

p

H

/ ∆∆∆∆

V

- 5 -

5. Metodą pierwszej pochodnej wyznaczono punkt końcowy miareczkowania dla objętości
titranta równej 6 cm

3

dla kwasu chlorowodorowego oraz 5,9 cm

3

i 11,4 cm

3

dla kwasu

fosforowego(V) (nie zaobserwowano tutaj trzeciego skoku pH ponieważ trzecia stała
dysocjacji kwasu jest na tyle mała, iż skok jest także niewielki i trudny do wychwycenia).

6. Ze wzoru

kwasu

koń

NaOH

kw

V

V

c

c

=

obliczono stężenie miareczkowanych kwasów. Wyniki

zebrano w tabeli:

Kwas

Stężenie teoretyczne

Stężenie doświadczalne

HCl

0,01

0,0120

H

3

PO

4

0,01

0,0118

V.

Podsumowanie:

Celem ćwiczenia było sporządzenie roztworów buforów octanowych i zbadanie

ich właściwości. Roztwory buforowe posiadają zdolność utrzymywania na stałym
poziomie pH po rozcieńczaniu i dodatku kwasu. Powyższe stwierdzenie zostało
potwierdzone doświadczalnie przez obserwację pH buforów po rozcieńczeniu i dodaniu
kwasu.

Wykonano ponadto miareczkowanie potencjometryczne roztworów buforowych

0,1 M roztworem NaOH w celu wyznaczenia pojemności buforowej roztworów.
Potwierdzono tym samym fakt proporcjonalności pojemności buforowej i początkowego
stężenia kwasu w zakresie pH

≈

3-11

.

Ostatnim etapem ćwiczenia było wykonanie miareczkowań potencjometrycznych

kwasów HCl i H

3

PO

4

i wyznaczenie punktów końcowych miareczkowania. Wartości PK

miareczkowania posłużyły do wyznaczenia dokładnych stężeń kwasów.