Sprawozdanie nr 8

Data: 05.05.2014r.

Doświadczenie 10.2 Porównanie pH mocnego i słabego kwasu o tym samym stężeniu.

Za pomocą pehametru mierzę pH roztworu kwasu octowego o stężeniu 0,1 mol/dm³ oraz roztworu kwasu solnego o tym samym stężeniu.

pH_HCl= 1,6

pH_CH3COOH = 2,5

Wnioski:

HCl jest mocnym elektrolitem, zatem jego cząsteczki są zdysocjowane całkowicie. Stężenie jonów wodorowych [H⁺] jest równe stężeniu początkowemu kwasu. Natomiast kwas octowy jest słabym elektrolitem i dysocjuje tylko częściowo. Jego wartość pH znacznie przewyższa wartość stężenia. Dla słabych kwasów wartość pH zależy od stałej dysocjacji.

Doświadczenie 10.3 Mieszaniny występujące w przyrodzie. Właściwości buforowe wody wodociągowej w porównaniu z wodą destylowaną.

Przygotowuje 4 zlewki o pojemności 250 cm³. Do dwóch zlewek odmierzam po 200cm³ wody destylowanej, a do pozostałych po 200cm³ wody wodociągowej. Mierze pH wody we wszystkich zlewkach, a następnie do jednej zlewki z wodą destylowaną i jednej z wodociągową dodaje po 5 cm³ roztworu HCl o stężeniu 0,01 mol/dm³. Do pozostałych dodaje po 5 cm³ roztworu NaOH o takim samym stężeniu i po wymieszaniu mierze pH roztworów we wszystkich zlewkach.

Rodzaj wody	pH wody	pH wody z NaOH	pH wody z HCl	ΔpH	Δβ [⋅10^-4]
Woda destylowana	6,5	10,60	3,83	-4,1	2,67
Woda wodociągowa	7,40	8,20	7,19	-0,8	0,21

Obliczenia:

Obliczam Δn:

1dm³ − 0,1 mol

0,005dm³ − x

x = $\frac{{0,005dm}^{3}\ 0,1mol}{{1dm}^{3}}$ = 0,0005 mol

Obliczam ΔpH:

woda destylowana:

ΔpH₁ = 6,5 – 10,60 = -4,1

ΔpH₂ = 6,5 – 3,83 = 2,67

woda wodociągowa:

ΔpH₃ = 7,40 – 8,20 = -0,8

ΔpH₄ = 7,40 – 7,19 = 0,21

Obliczam pojemność buforową:

β = $\frac{n}{\text{pH}}$

woda destylowana:

β₁ = $\frac{0,0005}{4,1}$ = 1,22⋅10^-4

β₂ = $\frac{0,0005}{2,67}$ = 1,87⋅10^-4

woda wodociągowa:

β₃ = $\frac{0,0005}{0,8}$ = 6,25⋅10^-4

β₄ = $\frac{0,0005}{0,21}$ = 2,38 ⋅10^-3

Wnioski:

Zaobserwowano, że woda wodociągowa ma właściwości buforujące po dodaniu NaOH lub HCl. Jej pH nieco się zmienia co świadczy o obecności w tej wodzie różnych soli, które neutralizują działalność kwasów lub zasad.

Doświadczenie 10.4 Badanie wpływu składu roztworu buforowego na jego pojemność buforową.

Do sporządzenia roztworów buforowych wykorzystuje roztwór kwasu octowego o stężeniu 0,1mol/dm³ oraz roztwór octanu sodowego o tym samym stężeniu. Roztwory przygotowuję według poniższej tabeli. Po dokładnym wymieszaniu mierzę pH każdego z roztworów. Następnie do każdego roztworu dodaję po 5cm³ roztworu kwasu solnego o stężeniu 0,1mol/dm³ i ponownie mierzę pH.

$$\frac{c_{k}}{c_{s}}$$	Objętość CH3COOH [cm^3]	Objętość CH3COONa [cm^3]	pH	pH po dodaniu 5 cm^3 HCl	Δn HCl	ΔpH	β [mol/dm^3]
0,25	8,0	32,0	5,60	5,56	0,0125	0,04	0,3125
0,5	13,3	26,7	5,75	5,45	0,0125	0,3	0,0416
1	20,0	20,0	5,39	5,04	0,0125	0,35	0,0357
2	26,7	13,3	4,92	4,40	0,0125	0,52	0,024
3	30,0	10,0	4,90	4,32	0,0125	0,58	0,0215
4	32,0	8,0	4,74	4,12	0,0125	0,62	0,02016

Obliczenia:

Obliczam Δn:

1dm³ − 0,1 mol

0,005dm³ − x

x = $\frac{{0,005dm}^{3}\ 0,1mol}{{1dm}^{3}}$ = 0,0005 mol

Δn = 0,0005 ⋅ 25 = 0,0125

Obliczam ΔpH:

ΔpH₁ = 5,60 – 5,56 = 0,04

ΔpH₂ = 5,75 – 5,45 = 0,3

ΔpH₃ = 5,39 – 5,04 = 0,35

ΔpH₄ = 4,92 – 4,40 = 0,52

ΔpH₅ = 4,90 – 4,32 = 0,58

ΔpH₆ = 4,74 – 4,12 = 0,62

Obliczam pojemność buforową:

β = $\frac{n}{\text{pH}}$

β₁ = $\frac{0,0125}{0,04}$ = 0,3125 mol/dm³

β₂ = $\frac{0,0125}{0,3}$ = 0,0416 mol/dm³

β₃ = $\frac{0,0125}{0,35}$ = 0,0357 mol/dm³

β₄ = $\frac{0,0125}{0,52}$ = 0,024 mol/dm³

β₅ = $\frac{0,0125}{0,58}$ = 0,0215 mol/dm³

β₆ = $\frac{0,0125}{0,62}$ = 0,02016 mol/dm³

Wnioski:

Z doświadczenia wynika że bufor ma największą pojemność przy składzie buforu równym $\frac{c_{k}}{c_{s}}$ = 0,25.

Doświadczenie 10.5 Badanie wpływu sumarycznego stężenia składników buforu na jego pojemność buforową.

Należy sporządzić roztwory buforowe wykorzystując roztwór kwasu octowego o stężeniu 0,1mol/dm³ oraz roztwór octanu sodowego o tym samym stężeniu. Roztwory przygotowuję według poniższej tabeli. Po dokładnym wymieszaniu roztworów należy zmierzyć ich pH. Następnie do każdego roztworu dodaję po 5cm³ roztworu kwasu solnego o stężeniu 0,1 mol/dm³ i ponownie zmierzę pH.

ck+cs [mol/dm^3]	Objętość CH3COOH [cm^3]	Objętość CH3COONa [cm^3]	Objętość H2Odest. [cm^3]	pH	pH po dodaniu 5cm^3 HCl	Δn HCl	ΔpH	β [mol/dm^3]
0,025	10	10	60	5,32	4,81	0,00625	0,51	0,0122
0,050	20	20	40	5,35	5,10	0,00625	0,25	0,025
0,075	30	30	20	5,37	5,14	0,00625	0,23	0,0271
0,100	40	40	0	5,39	5,40	0,00625	-0,01	0,625

Obliczenia:

Obliczam Δn:

1dm³ − 0,1 mol

0,005dm³ − x

x = $\frac{{0,005dm}^{3}\ 0,1mol}{{1dm}^{3}}$ = 0,0005 mol

Δn = 0,0005 ⋅ 12,5 = 0,00625

Obliczam ΔpH:

ΔpH₁ = 5,32 – 4,81 = 0,51

ΔpH₂ = 5,35 – 5,10 = 0,25

ΔpH₃ = 5,37 – 5,14 = 0,23

ΔpH₄ = 5,39 – 5,40 = -0,01

Obliczam pojemność buforową:

β = $\frac{n}{\text{pH}}$

β₁ = $\frac{0,00625}{0,51}$ = 0,0122 mol/dm³

β₂ = $\frac{0,00625}{0,25}$ = 0,025 mol/dm³

β₃ = $\frac{0,00625}{0,23}$ = 0,0271 mol/dm³

β₄ = $\frac{0,00625}{0,01}$ = 0,625 mol/dm³

Wnioski:

Z doświadczenia wynika że bufor ma największą pojemność, gdy sumaryczne stężenie składników buforu jest równe 0,1, a najmniejszą przy stężeniu równym 0,025. Wynika z tego, że im większe stężenie tym pojemność wzrasta.