Nr grupy 23 Nr zespołu 3 |
Nr ćwiczenia 8 | Data: 19-04-2010 |
|---|---|---|
| Równowagi pH w układach buforowych. | Ocena : |
WSTĘP TEORYTYCZNY
Skala pH jest to ilościowa skala kwasowości i zasadowości roztworów wodnych związków chemicznych. Skala ta jest oparta na aktywności jonów wodorowych.
pH definiuje się jako:
pH= - log aH+
Roztwór buforowy to taki roztwór, że jeżeli dodamy do niego minimalną ilość mocnego kwasu lub minimalną ilość mocnej zasady, to nie zmieni swojej wartości pH.
Roztwory buforowe są mieszaninami wodnych roztworów:
Słabego kwasu i jego soli z mocną zasadą
Słabej zasady i jej soli z mocnym kwasem
Dwu soli pochodzących od kwasów o kilku stopniach dysocjacji, których stałe dysocjacji różnią się znacznie między sobą
Składów specjalnych
Niezmienność pH roztworów buforowych obserwuje się tyko w pewnych granicach, po przekroczeniu których pH buforu gwałtownie się zmienia i roztwór traci swoje buforujące własności. Dla ilościowego określenia zmiany pH pod wpływem danej ilości mocnego kwasu lub zasady do ściśle określonej objętości roztworu buforowego wprowadzono termin pojemności buforowej. Jej miarą jest stosunek dodanej ilości kwasu lub zasady b (mol/ dm3 roztworu) do osiągniętej przez to zmiany pH
CEL ĆWICZENIA:
1. Wyznaczyć stałą dysocjacji słabego kwasu w roztworze buforowy
2. Wyznaczyć pojemność buforową sporządzonych roztworów.
OPRACOWNIE WYNIKÓW
1.
Tabela nr 1
Stę
| Lp. | Csoli\Ckwasu | Na2HPO4 [cm3] |
KH2PO4 [cm3] |
pH 1 | pH 2 (po dodaniu 0,5ml 0,1 M HCl) |
lg(Csoli\Ckwasu) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 11:3 | 11 | 3 | 6,93 | 6,74 | 0,56 |
| 2 | 10:4 | 10 | 4 | 6,68 | 6,52 | 0,40 |
| 3 | 9:5 | 9 | 5 | 6,64 | 6,47 | 0,26 |
| 4 | 8:6 | 8 | 6 | 6,51 | 6,34 | 0,13 |
| 5 | 7:7 | 7 | 7 | 6,39 | 6,19 | 0,00 |
| 6 | 6:8 | 6 | 8 | 6,26 | 6,06 | -0,13 |
| 7 | 5:9 | 5 | 9 | 6,12 | 5,89 | -0,26 |
| 8 | 4:10 | 4 | 10 | 5,98 | 5,68 | -0,40 |
| 9 | 3:11 | 3 | 11 | 5,83 | 5,43 | -0,56 |
Wykres zależności pH od log(Csoli\Ckwasu)
Wyznaczenie stałej równowagi K słabego kwasu:
2. Obliczenie pojemności buforowej
Tabela nr 2
| pH 1 | pH 2 (po dodaniu 0,5ml 0,1 M HCl) |
∆pH | β |
|---|---|---|---|
| 6,93 | 6,74 | 0,19 | 0,53 |
| 6,68 | 6,52 | 0,16 | 0,63 |
| 6,64 | 6,47 | 0,17 | 0,59 |
| 6,51 | 6,34 | 0,17 | 0,59 |
| 6,39 | 6,19 | 0,20 | 0,50 |
| 6,26 | 6,06 | 0,20 | 0,50 |
| 6,12 | 5,89 | 0,23 | 0,43 |
| 5,98 | 5,68 | 0,30 | 0,33 |
| 5,83 | 5,43 | 0,40 | 0,25 |
DYSKUSJA WYNIKÓW:
1. Kalibracja pH metru została przeprowadzona dla roztworu buforowego z znanym pH=7. Wielkość pH badanego roztworu wiąże się z wartością SEM ogniwa zbudowanego z tego roztworu i zanurzonych w nim elektrod: szklanej i wskaźnikowej. W oparciu o potencjometryczne oznaczanie pH roztworów buforowych o znanym stosunku stężeń kwasu octowego i octanu sodu, można z łatwością wyznaczyć K, czyli stałą dysocjacji słabego kwasu.
2.Podczas opracowywania wyników wyznaczaliśmy również pojemność buforową, czyli maksymalną ilość (w molach) mocnego kwasu lub zasady jaką należy dodać do 1 dm3 roztworu, aby jego wartość pH zmieniła się o jednostkę.
Jak widać na wykresie, największa pojemność buforowa występuje wtedy kiedy stosunek stężenia octanu sodu do kwasu octowego jest równy 1. Pojemność buforowa wzrasta ze stężeniem roztworu i maleje wraz z jego rozcieńczeniem. Na tej podstawie można stwierdzić, że chociaż rozcieńczenie roztworu nie wpływa bezpośrednio na zmianę jego odczynu to jednak mimo wszystko jest niekorzystne ze względu na zmniejszenie pojemności buforowej roztworu.
WNIOSKI:
1.pH wyznaczone doswiadczalnie jest zbliżone do pH wyznaczonego teoretycznie.
2. Minimalna wartość pH (ΔpHmin) wystepuje dla wartości stosuku równej x= 0,3611.