Wyznaczanie stałej dysocjacji słabego kwasu.

Wstęp teoretyczny:

Odczynniki:

• 0,20M octan sodu

• 0,20M kwas octowy

Sprzęt:

• Elektroda zintegrowana, pHmetr

• 9 zlewek 50cm3

• Pipeta wielomiarowa

W 9 zlewkach przygotowano roztwory buforowe zgodnie z wymaganiami zamieszczonymi w Tabeli 1. W każdym roztworze został zbadany odczyn pH po ustabilizowaniu się pHmetru. Wyniki pomiarów zostały zestawione w poniższej Tabeli 1.

Obliczenia:

Stężenie kwasu obliczono ze wzoru:

$$C_{a} = \ \frac{V_{\text{HA}}*{C'}_{\text{HA}}}{V}$$

Gdzie V = V_HA + V_NaA (w danym roztworze)

[W każdej zlewce V = 20cm³]

C′_HA = poczatkowe stezenie kwasu octwoego = 0, 20M

Przykłądowe obliczenie:

$$C_{a} = \frac{18,0\text{cm}^{3}*0,20mol/\text{dm}^{3}}{20,0\text{cm}^{3}} = 0,18mol/\text{dm}^{3}$$

Stężenie soli obliczono ze wzoru:

$$C_{s} = \ \frac{V_{\text{NaA}}*{C'}_{\text{NaA}}}{V}$$

Gdzie V = V_HA + V_NaA (w danym roztworze)

[W każdej zlewce V = 20cm³]

C′_NaA = poczatkowe stezenie octanu sodu = 0, 20M

Przykładowe obliczenie:

$$C_{s} = \frac{2,0\text{cm}^{3}*0,20mol/\text{dm}^{3}}{20,0\text{cm}^{3}} = 0,020mol/\text{dm}^{3}$$

Stężenie jonów wodorowych obliczono ze wzoru:

pH = -log([H⁺])

[H⁺]=10^−pH

Przykładowe obliczenie:

[H⁺]=10^−3, 723 = 0, 0001892

Ka buforu obliczono ze wzoru:

$$K_{a} = \frac{\left\lbrack H^{+} \right\rbrack*(\left\lbrack H^{+} \right\rbrack + C_{s})}{C_{a} - \lbrack H^{+}\rbrack}$$

Założenie: Ze względu na fakt, że stężenie jonów wodorowych w roztworach buforowych (w każdej zlewce) jest dużo mniejsze od stężenia kwasu octowego jak i octanu sodu, równanie to możemy uprościć do postaci:

$$K_{a} = \frac{\left\lbrack H^{+} \right\rbrack*C_{s}}{C_{a}}$$

Przykładowe obliczenie:

$$K_{a} = \ \frac{0,0001892*0,020}{0,18} = 2,10*10^{- 5}$$

C_a= 0,18

[H⁺]=0,0001892

C_s=0,020

$\frac{0,020}{0,0001892} =$105,71 (założenie spełnione)

$\frac{0,18}{0,0001892} =$951,38(założenie znakomicie spełnione)

Wykres.

Wykres log([H+]*cNaA) = f(log(cHA))

Y = ax + b

Log([H⁺]*Cs)=alog(Ca) +  b

b = pKa

pKa = -4,5976

Ka = 10^b = 10^{−, 4, 5976} = 2, 525 * 10⁻⁵

Wnioski:

Wartość Ka obliczona przez ekstrapolację wykresu do punktu przecięcia z osią rzędnych różni się od uśrednionego Ka obliczonego dla każdej próbki