Grupa L3	Ćwiczenie nr 11 Potencjometryczne pomiary pH i miareczkowanie potencjometryczne. Własności roztworów buforowych.	Data wykonania ćwiczenia:
				Data oddania sprawozdania:

Wykonanie ćwiczenia

Przygotowano dwa roztwory buforowe przez zmieszanie:

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

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

Zmierzono ich pH.

Przygotowano 25 cm³ mieszaniny składającej się z:

• 0,5 cm³ 0,1 M HCl i 24,5 cm³ roztworu buforowego o składzie 50 cm³ 0,1 M CH₃COOH i 50 cm³ 0,1 M CH₃COONa,

• 0,5 cm³ 0,1 M HCl i 24,5 cm³ roztworu buforowego o składzie 10 cm³ 0,1 M CH₃COOH i 90 cm³ 0,1 M CH₃COONa.

Zmierzono i obliczono zmianę pH buforów.

Rozcieńczono 5 cm³ 0,1 M HCl wodą destylowaną do objętości około 40 cm³, zmierzono pH roztworu i miareczkowano potencjometrycznie 0,1 M NaOH (po każdej dodanej porcji NaOH odczytano potencjał elektrody szklanej kombinowanej).

Wyniki pomiarów pH zebrano w Tabeli I.:

Objętość:	Skład:	pH
100 cm^3	50 cm^3 0,1 M CH3COOH i 50 cm^3 0,1 M CH3COONa	4,52
100 cm^3	10 cm^3 0,1 M CH3COOH i 90 cm^3 0,1 M CH3COONa	5,51
25 cm^3	0,5 cm^3 0,1 M HCl i 24,5 cm^3 buforu 50 cm^3 0,1 M CH3COOH i 50 cm^3 0,1 M CH3COONa	4,50
25 cm^3	0,5 cm^3 0,1 M HCl i 24,5 cm^3 buforu 10 cm^3 0,1 M CH3COOH i 90 cm^3 0,1 M CH3COONa	5,42
45 cm^3	5 cm^3 0,1 M HCl + woda destylowana	4,42

Miareczkowano 25 cm³ buforów octanowych (o składach: 50 cm³ 0,1 M CH₃COOH i 50 cm³ 0,1 M CH₃COONa, oraz 10 cm³ 0,1 M CH₃COOH i 90 cm³ 0,1 M CH₃COONa) 0,1 M roztworem NaOH do punktu, w którym pH było większe o jednostkę od wartości początkowej. Zanotowano całkowitą objętość zużytego titranta (V_t):

• dla 50 cm³ 0,1 M CH₃COOH i 50 cm³ 0,1 M CH₃COONa: V_t1=10,5 cm³

• dla 10 cm³ 0,1 M CH₃COOH i 90 cm³ 0,1 M CH₃COONa: V_t2=2,5 cm³

Opracowanie wyników

Obliczono teoretyczne wartości pH roztworów buforowych i porównano je z wynikami pomiarów:

CH₃COOH + H₂O→CH₃COO^-+H₃O⁺

K_CH3COOH=Kc_kw1,75·10^-5

• pH roztworu o składzie 50 cm³ 0,1 M CH₃COOH i 50 cm³ 0,1 M CH₃COONa:

0,1 mol - 1000 cm³

x_kw mol - 50 cm³

x_kw=0,005 mol

c_kw=0,005mol/dm³

0,1mol - 1000 cm³

x_s mol - 50 cm³

x_s=0,005mol/dm³

c_s=0,005mol/dm³

pH= -log(1,75·10^-5) - log (0,005/0,005)=4,76-0

Teoretyczne pH=4,76

Zmierzone pH=4,52

• pH roztworu o składzie 10 cm³ 0,1 M CH₃COOH i 90 cm³ 0,1 M CH₃COONa:

0,1mol - 1000cm³

x_kw mol - 10cm³

x_kw=0,001 mol

c_kw=0,001 mol/dm³

0,1 mol - 1000cm³

x_s mol - 90 cm³

x_s=0,009mol

c_s=0,009mol/dm³

pH=-log(1,75·10^-5) - log (0,001/0,009)=4,76+0,95

Teoretyczne pH=5,71

Zmierzone pH=5,51

CH₃COOH+CH₃COONa+HCl→CH₃COOH+CH₃COONa+NaCl

• pH 25cm³ roztworu o składzie: 24,5 cm³ buforu 50:50 + 0,5 cm³ HCl

0,1 mol - 1000 cm³

x_kw mol - 12,25 cm³

x_kw=0,001225 mol

c_kw=0,001225mol/dm³

HCl:

0,1 mol - 1000 cm³

x_kw mol - 0,5 cm³

x_kw=0,00005 mol

c_HCl=0,00005mol/dm³

c_kw=0,001225+0,00005=0,001275mol/dm³

0,1 mol - 1000 cm³

x_s mol - 12,25 cm³

x_s=0,001225 mol

c_s=0,001225mol/dm³

pH=-log (1,75·10^-5)-log(0,001275/0,001225)=4,76-0,02=4,74

Teoretyczne pH=4,74

Zmierzone pH=4,50

• pH 25cm³ roztworu o składzie: 24,5 cm³ buforu 10:90 + 0,5 cm³ HCl

0,1 mol - 1000 cm³

x_kw mol - 2,45 cm³

x_kw=0,000245 mol

c_kw=0,000245mol/dm³

HCl:

0,1 mol - 1000 cm³

x_kw mol - 0,5 cm³

x_kw=0,00005 mol

c_HCl=0,00005mol/dm³

c_kw=0,000245+0,00005=0,000295mol/dm³

0,1 mol - 1000 cm³

x_s mol - 22,05 cm³

x_s=0,002205 mol

c_s=0,002205mol/dm³

pH=-log(1,75·10^-5)-log(0,000295/0,002205)=4,76+0,87=5,63

Teoretyczne pH=5,63

Zmierzone pH=5,42

Wartości pH buforów o składzie:

• 50 cm³ 0,1 M CH₃COOH i 50 cm³ 0,1 M CH₃COONa (Bufor 50:50)

• 10 cm³ 0,1 M CH₃COOH i 90 cm³ 0,1 M CH₃COONa (Bufor 10:90)

oraz powyżej wymienionych buforów po dodaniu 0,5cm³ 0,1 M HCl zebrano w Tabeli II.

Roztwór	Bufor 50:50	Bufor 50:50+HCl	Bufor 10:90	Bufor 10:90+HCl
Teoretyczne pH	4,76	4,74	5,71	5,63
Zmierzone pH	4,52	4,50	5,51	5,42

Obliczono pojemność buforową sporządzonych buforów octanowych

K_w= 10^-14 mol/dm³

K_c(kw)=1,75·10^-5 mol/dm³

pH=-log c_H3O+ → c_H3O+=10^-pH

C=0,1

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

β=2,303·{[(1,75·10^-5·0,1·10^-4,52):(1,75·10^-5+10^-4,52)²]+(10^-14: 10^-4,52)+ 10^-4,52}

β=2,303·[(5,285·10^-11:2,275·10^-9)+(3,311·10^-10+ 10^-4,52)]

β=2,303·[0,023231+0,00003]

β=0,535

• 10 cm³ 0,1 M CH₃COOH i 90 cm³ 0,1 M CH₃COONa

β=2,303·[(1,75·10^-5·0,1·10^-5,51):(1,75·10^-5+10^-5,51)²]+(10^-14: 10^-5,51)+ 10^-5,51]

β=2,303·[(5,285·10^-11:4,240·10^-10)+(3,236·10^-9+ 10^-5,51)]

β=2,303·[0,1246462+0,0000031]

β=0,287

Obliczono pojemność buforową sporządzonych buforów octanowych z ilości moli NaOH potrzebnej do zmiany pH 25 cm³ roztworów buforowych o jednostkę (przeliczono liczbę moli na ilość potrzebną do zmiareczkowania 1000 cm³ roztworów buforowych):

• dla 50 cm³ 0,1 M CH₃COOH i 50 cm³ 0,1 M CH₃COONa:

V_t1=10,5 cm³=0,0105 dm³

C_NaOH=0,1 mol/dm³

C_NaOH=n_NaOH/V_NaOH

n_NaOH=C_NaOH*V_NaOH

n_NaOH=0,1*0,0105=0,00105 mol

25 cm³ - 0,00105 mol

1000 cm³ - x mol

x=0,042 mol

• dla 10 cm³ 0,1 M CH₃COOH i 90 cm³ 0,1 M CH₃COONa:

V_t1=2,5 cm³=0,0025 dm³

C_NaOH=0,1 mol/dm³

C_NaOH=n_NaOH/V_NaOH

n_NaOH=C_NaOH*V_NaOH

n_NaOH=0,1*0,0025=0,00025 mol

25 cm³ - 0,00025 mol

1000 cm³ - x mol

x=0,01 mol

---