Nr ćwicz.: 21	Tytuł ćwiczenia: Wyznaczanie stałej dysocjacji wskaźnika kwasowo-zasadowego metodą absorpcyjną	Data wykonania ćwiczenia: 20.01.2015
		Data oddania sprawozdania: 3.02.2015
Grupa: A2	Wykonujący: Anna Kaciczak, Mariola Kaźmierczak	Prowadzący: Dr Dorota Jamróz
Uwagi:	Ocena:

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było wyznaczenie stałej dysocjacji błękitu bromotymolowego, dokonując pomiaru absorpcji światła roztworów o różnym pH.

Przebieg ćwiczenia:

1. Sporządzono roztwory (10 cm³) na podstawie tabeli 1.

L.p	Obj. błękitu [cm3]	Obj. KH2PO4 [cm^3]	Obj. Na2HPO4 [cm^3]	pH	A
1	1	(2,5 cm^3 HCl)	1	0,001
2	1	5	5	6,9	0,273
3	1	(2,5 cm^3 NaOH)	13	0,829
4	1	5	0	4,5	0,003
5	1	5	1	6,2	0,081
6	1	10	5	6,6	0,167
7	1	5	10	7,2	0,387
8	1	1	5	7,6	0,587
9	1	1	10	7,9	0,628
10	1	0	5	9,1	0,726

Tabela 1: Sporządzanie roztworów i pomiar absorbancji.

1. Dla pierwszych 3 roztworów zmierzono absorbancję i na podstawie widm (Załącznik 1) ustalono długość fali, przy której obserwuje się maksymalną różnicę między absorpcją światła formy kwasowej i zasadowej (600-650 nm).

2. Zmierzono absorbancję pozostałych roztworów przy wybranej długości fali, stosując jako odnośnik kuwetę wypełnioną wodą destylowaną. Wyniki zestawiono w tabeli 1.

Opracowanie wyników:

Obliczono pH roztworów:

Druga stała dysocjacji kwasu fosforowego(V): K₂ = 1,3∙10-7 (pK₂ = 6,9).

$$pH = pK_{2} + \log\frac{n_{s}}{n_{k}}$$

Nr roztworu	ns	nk
6	0,0005	0,001
7	0,001	0,0005
8	0,0005	0,0001
9	0,001	0,0001

Tabela 2: Wyliczone liczby moli dla poszczególnych roztworów

$$\left( nr\ 6 \right):\ \ \ \ \ pH = 6,9 + \ \log\frac{0,0005}{0,001} \approx 6,9$$

Wyniki zestawiono w tabeli 1.

Wykres 1: Zależność absorbancji od pH roztworu.

Obliczono stosunek formy zasadowej do kwasowej z zależności:

$$\frac{c_{z}}{c_{k}} = \frac{A_{x} - A_{1}}{A_{13} - A_{x}}$$

A₁ = 0,001

A₁₃ = 0,829

$$\left( pH = 6,9 \right):\ \ \ \frac{c_{z}}{c_{k}} = \frac{A_{6,9} - A_{1}}{A_{13} - A_{6,9}} = \frac{0,273 - 0,001}{0,829 - 0,273} = 0,489$$

Obliczenia dla pozostałych roztworów zestawiono w tabeli 3.

Lp.	pH	cz/ck	log(cz/ck)
1	1	-	-
2	6,9	0,489	-0,311
3	13	-	-
4	4,5	0,002	-2,699
5	6,2	0,107	-0,971
6	6,6	0,251	-0,600
7	7,2	0,873	-0,059
8	7,6	2,421	0,384
9	7,9	3,119	0,494
10	9,1	7,039	0,848

Tabela 3: Zestawienie obliczeń.

Wykres 2: Zależność log(c_z/c_k) od pH roztworów wskaźnika

Z wykresu log(c_z/c_k) od pH roztworu odczytano wartość stałej dysocjacji wskaźnika:

A = 0,8075

B = -6,0169

f(x) = 0:

$$x = \ \frac{- B}{A} = \ \frac{6,0169}{0,8075} = 7,451$$

pK_c = 7,451

Wnioski:

Mariola Kaźmierczak:

Wskaźniki (indykatory) to związki organiczne charakteryzujące się zdolnością do zmiany barwy pod wpływem kwasu lub zasady. Takim związkiem jest m.in. użyty w doświadczeniu błękit bromotymolowy, który w wodnych roztworach ulega dysocjacji kwasowej i jest słabym elektrolitem:

Ogólne równanie dysocjacji ma postać:

HIn + H₂O ↔ In^- + H₃O⁺

Gdzie HIn i In^- oznaczają odpowiednio formę kwasową i zasadową.

Stała równowagi: $K_{c} = \frac{\left\lbrack {H_{3}O}^{+} \right\rbrack\left\lbrack \text{In}^{-} \right\rbrack}{\left\lbrack \text{HIn} \right\rbrack}$

Rys.1: błękit bromotymolowy

O zabarwieniu decyduje stosunek stężeń obu form, nie zależy on natomiast od ilości dodanego indykatora: $pH = \ \text{pK}_{c} + \log\frac{\left\lbrack \text{In}^{-} \right\rbrack}{\left\lbrack \text{HIn} \right\rbrack}$ .

Na podstawie tabeli 3 i wykresu 2 można zauważyć, że zależność stosunku stężeń formy zasadowej i kwasowej rośnie wraz ze wzrostem pH (wzrost pH powoduje zwiększenie ilości formy zasadowej, a zmniejszenie kwasowej).

Wykres 2 powinien przedstawiać prostoliniową zależność funkcji niezdysocjowanej formy indykatora od pH. Przyczyny odstępstw od prostoliniowości mogą być związane głównie z błędami popełnionymi przy sporządzaniu roztworów (błąd pipetowania i dopełniania do kreski), a także fakt, że w rzeczywistości powinniśmy używać do obliczeń aktywności, nie zaś stężeń.

Anna Kaciczak:

Celem ćwiczenia było wyznaczenie stałej dysocjacji wskaźnika kwasowo-zasadowego. Pomimo przeszukania źródeł literaturowych nie znaleziono stałej dysocjacji wskaźnika kwasowo-zasadowego, żeby można było porównać ją z wartością doświadczalną.

Odchylenia niektórych punktów od prostej na wykresie 2 pokazują niedokładności w trakcie przeprowadzenia doświadczenia. Powodem tych odchyleń mogły być błędy w sporządzaniu roztworów, tj: niedokładne dopełnienia do kreski.

Bibliografia:

[1] T. Bieszczad, M. Boczar, D. Góralczyk, W. Jarzęba, A.M. Turek „Ćwiczenia laboratoryjne z chemii fizycznej”, Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków 2000

[2] http://www.staff.amu.edu.pl/~wlodgal/f-cwiczenie%201.pdf

[3] http://pl.wikipedia.org/wiki/B%C5%82%C4%99kit_bromotymolowy