Imię i nazwisko

Imię i nazwisko

Grupa

Ćwiczenie 8

Temat: Mieszaniny buforowe

I. Część teoretyczna

Stężenie jonów hydroniowych wywiera wpływ na stan równowagi chemicz­nej w roztworach wodnych, jak również na przebieg reakcji chemicznych. W celu wytworzenia i utrzymania właściwego stężenia jonów hydronio­wych w roztworze stosujemy mieszaniny buforowe: są to mieszaniny słabych zasad lub kwasów z ich solami np. CH₃COOH i CH₃COONa lub NH₄OH i NH₄Cl oraz mieszaniny soli słabych kwasów wieloprotonowych o różnych stopniach neutralizacji np. NaH₂PO₄ i Na₂HPO₄ lub Na₂HPO₄ i Na₃PO₄ .

Mieszaniny buforowe mają określone pH, którego wartość zmienia się nie­znacznie po wprowadzeniu do roztworu pewnego nadmiaru jonów H₃O⁺ lub OH^-. Inaczej mówiąc, mieszaniny te wykazują „działanie buforujące", tzn. unie­możliwiają gwałtowną zmianę pH roztworu. Podobnie rozcieńczanie czy zwięk­szanie stężenia roztworów buforowych nie ma wpływu na wartość ich pH. Dla buforu o charakterze kwaśnym np. CH₃COONa + CH₃COOH, stężenie jonów hydroniowych [H₃O⁺] oblicza się ze wzoru

gdzie:

K_k - stała dysocjacji i słabego kwasu,

C_k - stężenie kwasu,

C_s - stężenie soli.

Mechanizm działania roztworu buforującego jest taki: po dodaniu do mie­szaniny buforowej kwasu anion soli zawartej w buforze tworzy z jonem H₃O⁺ słabo zdysocjowany kwas, natomiast po dodaniu zasady jon hydroniowy kwasu zawartego w mieszaninie tworzy z jonem OH' słabo zdysocjowane cząsteczki wody. Wskutek powstania słabo zdysocjowanych cząstek kwasu i wody, pH roztworu zmienia się nieznacznie.

W przypadku buforu zasadowego np. NH₄OH i NH₄Cl, do obliczenia stę­żenia jonów hydroniowych [H₃O⁺] stosuje się równanie

gdzie:

C_s - stężenie soli,

C_z - stężenie zasady,

K_z - stalą dysocjacji słabej zasady danego buforu.

II. Część doświadczalna

Doświadczenie 1

Przebieg doświadczenia:

Sporządzamy roztwory 0,1 M i 0,2 M w następujących proporcjach

Roztwór 1 chlorek amonu/wodorotlenek amonowy - 1/16

Roztwór 2 chlorek amonu/wodorotlenek amonowy - 1/4

Roztwór 3 chlorek amonu/wodorotlenek amonowy - 1/1

Roztwór 4 chlorek amonu/wodorotlenek amonowy - 4/1

Roztwór 5 chlorek amonu/wodorotlenek amonowy - 16/1

A następnie odczytujemy za pomocą papierka lakmusowego pH

Opracowanie wyników:

Związek chemiczny	Stosunek objętościowy roztworów
0,1 mol/dm^3 chlorek amonowy	1	1	1	4	16
0,1 mol/dm^3 wodorotlenek amonowy	16	4	1	1	1
Wartość pH	10,0	9,7	9,4	8,8	8,2
0,2 mol/dm^3 chlorek amonowy	1	1	1	4	16
0,2 mol/dm^3 wodorotlenek amonowy	16	4	1	1	1
Wartość pH	7,0	7,3	7,4	7,6	7,9

Doświadczenie 2

Przebieg doświadczenia:

Stosując roztwory 0,1 M, sporządzamy mieszaniny buforowe mieszając je w następujących proporcjach:

Roztwór 1 wodoroortofosforan(V) sodowy/dwu wodoroortofosforan(V) sodowy - 1/16

Roztwór 2 wodoroortofosforan(V) sodowy/dwu wodoroortofosforan(V) sodowy - 1/4

Roztwór 3 wodoroortofosforan(V) sodowy/dwu wodoroortofosforan(V) sodowy - 1/1

Roztwór 4 wodoroortofosforan(V) sodowy/dwu wodoroortofosforan(V) sodowy - 4/1

Roztwór 5 wodoroortofosforan(V) sodowy/dwu wodoroortofosforan(V) sodowy - 16/1

A następnie dodajemy dwuchromian(VI) potasu - barwa żółta

Opracowanie wyników:

Doświadczenie 3

Przebieg doświadczenia:

Stosując roztwory 0,1 M, sporządzamy mieszaniny buforowe mieszając je w następujących proporcjach:

Roztwór 1 kwas octowy/octan sodowy - 1/16

Roztwór 2 kwas octowy/octan sodowy - 1/4

Roztwór 3 kwas octowy/octan sodowy - 1/1

Roztwór 4 kwas octowy/octan sodowy - 4/1

Roztwór 5 kwas octowy/octan sodowy - 16/1

Opracowanie wyników:

Związek chemiczny	Stosunek objętościowy roztworów
0,1 mol/dm^3 kwas octowy	1	1	1	4	16
0,1 mol/dm^3 octan sodowy	16	4	1	1	1
Wartość pH	7,0	7,3	7,3	7,3	7,3

Doświadczenie 4

Przebieg doświadczenia:

Do próbówki wlewamy 1/5 objętości chlorku baru i dodajemy 5-10 kropli kwasu solnego, a następnie wlewamy małymi porcjami roztwór dwuchromianu(VI) potasu aż do momentu wytrącenia się osadu. Wymieszaną zawartość próbówki dzielimy na dwie części - jedną zastawiamy jako wzorzec, a do drugiej dodajemy 5 cm³ octanu sodowego.

Opracowanie wyników:

Doświadczenie 5

Przebieg doświadczenia:

Jak wyżej tylko bez dodatku kwasy solnego

Opracowanie wyników:

---