| Imię | Damian |
|---|---|
| Nazwisko | Kaczmarek |
| Tytuł i numer ćwiczenia | Roztwory buforowe- ćw.4 |
| Prowadzący | Dr Inż. D. Nowicka |
| Data | 12.03.2012 |
| Kierunek | Technologia ochrony środowiska |
| Grupa laboratoryjna | Grupa 2- 1630 |
Wstęp teoretyczny:
Pojemność buforowa – definiuje się ją jako ilość mocnego kwasu lub zasady potrzebną do zmiany wartości pH 1dm 3 roztworu o jedność:
gdzie:
Δn – ilość moli dodanego mocnego kwasu lub zasady (w praktyce podaje się dla 1 dm³ buforu, (Δn/V))
ΔpH – zmiana pH wywołana dodaniem tej ilości kwasu lub zasady
Każdy bufor posiada swoją pojemność, zwaną pojemnością buforową β, która jest warunkowana stałą równowagi głównej reakcji buforowej, oraz stężeniem czynnika słabo dysocjującego. Na przykład jeśli do roztworu bufora złożonego ze słabego kwasu i jego soli, dodamy tyle silnej zasady, że spowoduje ona całkowitą dysocjację słabego kwasu (HA), w reakcji (2) to dalsze dodawanie tej zasady spowoduje już taką zmianę pH jaka by następowała bez obecności bufora. Pojemność buforowa zależy od ogólnego stężenia kwasu i jego soli. Maksymalna pojemność wzrasta wraz z ogólnym stężeniem i nie zależy od mocy kwasu.
Bufor- roztwory, których wartość pH po dodaniu niewielkich ilości mocnych kwasu lub zasad, jak i po rozcieńczeniu wodą prawie się nie zmienia.
Roztwór buforowy - to mieszanina kwasu i zasady ( protonodawcy i protonobiorcy):
- słabego kwasu i zasady sprzężonej z tym kwasem
- słabej zasady i kwasu sprzężonego z tą zasadą
Tabela 2.1
| Ilość dodanego kwasu lub zasady | pH roztwory soli NaCl (A) | pH roztworu buforowego NH4Cl i NH3(B) | pH roztworu buforowego Na2HPO4 i KH2PO4 (C) |
|---|---|---|---|
| 0 cm3 HCl | 8,15 | 9,12 | 7,46 |
| 1 cm3 HCl | 4,44 | 9,09 | 7,38 |
| 2 cm3 HCl | 4,14 | 9,05 | 7,31 |
| 3 cm3 HCl | 3,95 | 9,01 | 7,23 |
| 4 cm3 HCl | 3,87 | 8,98 | 7,18 |
| 5 cm3 HCl | 3,81 | 8,94 | 7,12 |
| 6 cm3 HCl | 3,76 | 8,87 | 7,03 |
| 7 cm3 HCl | 3,71 | 8,87 | 6,98 |
| 8 cm3 HCl | 3,68 | 8,79 | 6,87 |
| 9 cm3 HCl | 3,64 | 8,73 | 6,78 |
| 10 cm3 HCl | 3,61 | 8,64 | 6,68 |
| 11 cm3 HCl | 3,58 | 8,55 | 6,60 |
| 12 cm3 HCl | 3,54 | 8,36 | 6,52 |
| 13 cm3 HCl | 3,51 | 8,08 | 6,43 |
Tabela 2.3
| Stężenie I składnika buforu NH4Cl | Stężenie II składnika buforu NH3 | pH buforu |
|---|---|---|
| 0,02 | 0,08 | 10,05 |
| 0,04 | 0,06 | 9,75 |
| 0,06 | 0,04 | 9,72 |
| 0,08 | 0,02 | 9,52 |
Po dodaniu 11 cm3 HCl pH roztworu NaCl zmieniło się o 1 jednostkę.
Po dodaniu 13 cm3 HCl pH buforu NH4Cl i NH3 zmieniło się o 1 jednostkę.
Po dodaniu 13 cm3 HCl pH buforu Na2HPO4 i KH2PO4 zmieniło się o 1 jednostkę.
Obliczanie stężenia pierwszego i drugiego składnika:
| Stężenie 5 cm3 NH4Cl | Stężenie 20 cm3 NH3 |
|---|---|
0,005 dm3 ---------- x mola 1 dm3 ----------------0,1 mola X=0,0005 mola |
0,02 dm3 ---------z mola 1 dm3 ------------0,1 mola z= 0,002 mola |
0,0005 mola-------0,025 dm3 y mola -------------1 dm3 y= 0,02$\frac{\text{mol}}{\text{dm}^{3}}$ |
0,002 mola-----0,025 dm3 a mola----------1 dm3 a= 0,08$\frac{\text{mol}}{\text{dm}^{3}}$ |
Pozostałe obliczone zostały tą samom metodą.
Stężenie mocnego kwasu i zasady odpowiadające pH równemu pH roztworu buforowego
NH4Cl i NH3
$$\text{pH} = \text{pK}_{a} + \log\frac{C_{z}}{C_{k}} = 9,2$$
pH = 14 + logCz
9, 2 = 14 + logCz
logCz = −4, 8
Cz = 10−4, 8 ≈ 10−5
Na2HPO4 i KH2PO4
$$\text{pH} = \text{pK}_{a} + \log\frac{C_{z}}{C_{k}} = 7,2$$
pH = 14 + logCz
7, 2 = 14 + logCz
logCz = −6, 8
Cz = 10−6, 8 ≈ 10−7
Pojemność buforowa (β):
NH4Cl i NH3 oraz Na2HPO4 i KH2PO4
0, 1 mola − − − − − −50 dm3 ∖ nβ − − − − − − − − − 13 dm3
β = 0, 026