Numer ćwiczenia: Temat ćwiczenia: Data wykonania
Potencjometryczne pomiary pH ćwiczenia: 8.01.2008
18 i miareczkowanie potencjometryczne. Data oddania
Własności roztworów buforowych. sprawozdania: 10.01.2008
Grupa: ImiÄ™ i nazwisko: Nazwisko
C1 Joanna Szafraniec sprawdzajÄ…cego:
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:
Ćwiczenie wykonywano następująco:
1) Przygotowano i skalibrowano pH-metr u\
ywajÄ…c w tym celu trzech standardowych
roztworów buforowych (pH 3, 7 i 9).
2) Przygotowano dwa roztwory buforowe poprzez zmieszanie:
a) 50cm3 0,1M CH3COOH i 50cm3 0,1M CH3COONa;
b) 10cm3 0,1M CH3COOH i 90cm3 0,1M CH3COONa.
3) Wykonano pomiar pH ka\
dego buforu.
4) 10-cio krotnie rozcieńczono bufor z podpunktu a) i zmierzono jego pH.
5) Zmiareczkowano po 25cm3 otrzymanych buforów za pomocą 0,1M NaOH do
momentu, gdy nastąpiła zmiana pH roztworu o jednostkę.
6) Przygotowano po 25cm3 mieszanin składających się z 0,5cm3 0,1M HCl i 25cm3
ka\
dego 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 H3PO4.
III Wyniki ćwiczenia:
Wyniki doświadczenia zawarte są w poni\
szej tabeli:
Roztwór HCl
VNaOH pH VNaOH 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
- 1 -
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 H3PO4
VNaOH pH VNaOH 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:
cs
pH = pKa + log
ca
- 2 -
Otrzymane wartości porównano z wynikami przeprowadzonych pomiarów. Wyniki zebrano
w poni\
szej tabeli:
Bufor (Vkw:Vs) Wartość teoretyczna Wartość doświadczalna
1:1 4,75 4,52
1:9 5,69 5,49
2. Poniewa\
pH roztworów buforowych nie zale\
y od całkowitych stę\
eń 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
(ró\
nica zaledwie) 0,04 jednostki:
Bufor (Vkw : Vs) pH pH po 10× rozcieÅ„czeniu
1 : 1 4,52 4,44
3. Obliczono pojemność buforową sporządzonych buforów octanowych ze wzoru:
îÅ‚
KacacH
+ Kw Å‚Å‚
² = 2,303 + cH +
ïÅ‚ śł
+
2
cH śł
(Ka + cH ) +
ïÅ‚ +
ðÅ‚ ûÅ‚
Wyniki obliczeń zebrano w poni\
szej tabeli:
Bufor (Vkw:Vs) Pojemność buforowa
1:1 0,18556
1:9 0,02073
Widać, \
e pojemność buforowa pierwszego buforu jest większa ni\
drugiego, co jest zgodne
z teoretycznÄ… zale\
nością, przewidującą i\
pojemność buforowa w zakresie pHH"3-11 jest
w przybli\
eniu wprost proporcjonalna do poczÄ…tkowego stÄ™\
enia kwasu.
4. SporzÄ…dzono wykres zale\
ności pH(VNaOH) oraz "pH/"V(VNaOH) dla rozcieńczonych
0,1M roztworów HCl i H3PO4:
HCl: pH(VNaOH)
14
12
10
8
6
4
2
0
0 2 4 6 8 10 12 14
VNaOH [cm3]
- 3 -
pH
HCl: "pH/"V(VNaOH)
" "
" "
" "
12
10
8
6
4
2
0
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00
VNaOH [cm3]
H3PO4: pH(VNaOH)
14
12
10
8
6
4
2
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
VNaOH [cm3]
H3PO4: "pH/"V (VNaOH)
" "
" "
" "
4
4
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 22,00
VNaOH [cm3]
- 4 -
pH/ V
"
"
"
"
"
"
"
"
pH
pH/ V
"
"
"
"
"
"
"
"
5. Metodą pierwszej pochodnej wyznaczono punkt końcowy miareczkowania dla objętości
titranta równej 6 cm3 dla kwasu chlorowodorowego oraz 5,9 cm3 i 11,4 cm3 dla kwasu
fosforowego(V) (nie zaobserwowano tutaj trzeciego skoku pH poniewa\
trzecia stała
dysocjacji kwasu jest na tyle mała, i\
skok jest tak\
e niewielki i trudny do wychwycenia).
cNaOHVkoń
6. Ze wzoru ckw = obliczono stÄ™\
enie miareczkowanych kwasów. Wyniki
Vkwasu
zebrano w tabeli:
Kwas StÄ™\
enie teoretyczne StÄ™\
enie doświadczalne
HCl 0,01 0,0120
H3PO4 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. Powy\
sze 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
stÄ™\
enia kwasu w zakresie pHH"3-11.
Ostatnim etapem ćwiczenia było wykonanie miareczkowań potencjometrycznych
kwasów HCl i H3PO4 i wyznaczenie punktów końcowych miareczkowania. Wartości PK
miareczkowania posłu\
yły do wyznaczenia dokładnych stę\
eń kwasów.
- 5 -