2001-03-26	Anna Stradomska	SMP II
Ćw. 18	Potencjometryczne pomiary pH i miareczkowanie potencjometryczne.	grupa 1	dr Marek Boczar

CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia było zapoznanie z metodą potencjometrycznego pomiaru pH i miareczkowania potencjometrycznego.

OPIS PRZEPROWADZONYCH POMIARÓW

1. Dokonano kalibracji pehametru za pomocą roztworów buforowych o znanym pH.

2. Przygotowano dwa roztwory buforowe przez zmieszanie:

1. 50cm³ 0,1 M CH₃COOH i 50 cm³ 0,1 M CH₃COONa,

2. 10cm³ 0,1 M CH₃COOH i 90 cm³ 0,1 M CH₃COONa,

Zmierzono ich pH.

3. Rozcieńczono oba bufory 10-krotnie i zmierzono pH.

4. Przygotowano po 25 cm³ mieszaniny składającej się z 0,5 cm³ 0,1 M HCl i 24,5 cm³ każdego z buforów octanowych. Zmierzono pH roztworów.

5. Zmierzono pH 0,001 M NaOH.

6. Zmiareczkowano po 25 cm³ obu buforów octanowych 0,1 M roztworem NaOH do punktu w którym zmiana pH wynosiła jednostkę.

7. 5 cm³ 0,1 M HCl rozcieńczono do objętości 50 cm³ i miareczkowano potencjometrycznie 0,1 M roztworem NaOH.

OPRACOWANIE I INTERPRETACJA WYNIKÓW

Korzystając z wzoru:

(*)

obliczono teoretyczne wartości pH buforów octanowych i porównano je z wynikami pomiarów:

L.p.	Vkw [cm^3]	Vs [cm^3]	pH teor.	pH zmierzone
1	50	50	4,76	4,48
2	10	90	5,71	5,48

Dla obu roztworów buforowych obliczone wartości pH są o ok. 0,3 jednostki większe od wartości doświadczalnych.

Zgodnie z wzorem (*) 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 w granicach błędu pomiaru zgodne z wartościami pH roztworów nie rozcieńczonych:

L.p.	Vkw : Vs	pH	pH po 10× rozcieńczeniu
1	50 : 50	4,48	4,48
2	10 : 90	5,48	5,49

Przeanalizowano wpływ dodatku 0,5 cm³ 0,1 M HCl do 24,5 cm³ badanych buforów octanowych:

L.p.	Vkw : Vs	pH	pH po dodaniu HCl	 pH
1	50 : 50	4,48	4,43	- 0,05
2	10 : 90	5,48	5,36	-0,12

Jak widać, zgodnie z oczekiwaniami, dodanie HCl tylko w nieznacznym stopniu wpłynęło na pH buforów. Natomiast gdyby dodano 0,5 cm³ 0,1 M HCl do 24,5 cm³ roztworu mocnego kwasu o pH takim jak odpowiedni bufor, uzyskano by roztwory odpowiednio o pH 2,69 i 2,70, a zatem zmiana pH wyniosłaby -1,79 oraz -2,78 jednostki.

Na podstawie wyników miareczkowania sporządzono wykresy zależności n_NaOH od pH dla obu roztworów buforowych ( n_NaOH = c_NaOH·V_NaOH·V_próbki^-1 - ilość moli NaOH, które dodane do 1 dm³ buforu spowodowałyby wzrost pH do odpowiedniej wartości ). Korzystając z wzoru:
( czyli  = B, gdzie B - współczynnik kierunkowy prostej dopasowanej do punktów pomiarowych ) obliczono pojemność buforową obu sporządzonych buforów octanowych. Uzyskano następujące wyniki:

L.p.	Vkw : Vs	 [mol dm^-3]
1	50 : 50	0,0332 ± 0,0010
2	10 : 90	0,0055 ± 0,0012

Jak widać pojemność buforowa pierwszego buforu jest większa niż drugiego ( 6,0±1,3 - krotnie ), co jest zgodne z teoretyczną zależnością, przewidującą iż pojemność buforowa jest ( w przybliżeniu ) wprost proporcjonalna do początkowego stężenia kwasu.

Sporządzono wykresy zależności pH = f ( V_NaOH ) oraz pH / V_NaOH = f ( V_NaOH ). Na podstawie wykresów wyznaczono punkt końcowy miareczkowania:

V_k = ( 4,8 ± 0,1 ) cm³

i obliczono stężenie miareczkowanego kwasu:

teoretyczne stężenie miareczkowanego kwasu wynosiło 0,01 mol dm^-3.

1

2

---