PK WIiTCh Grupa 34 Zespół nr1	Ćwiczenie 6	Data: 27.11.2003
	Równowagi pH w roztworach buforowych	Ocena:

1. Część teoretyczna

Stała dysocjacji słabego jednozasadowego kwasu RH jest równa:

Dysocjację tego kwasu można cofnąć wprowadzając do roztworu sól powstałą z tego kwasu i mocnej zasady. Stężenie anionów soli w roztworze jest tak duże w porównaniu ze stężeniem tych anionów pochodzących z kwasu, że to ostatnie możemy pominąć i napisać:

Stężenie niezdysocjowanego kwasu natomiast tak mało różni się od stężenia całkowitego, że nie popełniając poważniejszego błędu możemy napisać:

Podstawiając wyżej wymienione zależności do wzoru na stałą dysocjacji otrzymujemy:

Gdy zmierzone wartości pH wykreśli się w zależności od
otrzymuje się, zgodnie z równaniem, prostą, której wartość odciętej dla
daje szukaną wartość stałej dysocjacji K.

Gdy do roztworu buforowego dodamy mocnego kwasu o stężeniu C_HCl, to pH tego roztworu wyniesie:

a jony wodorowe pochodzące z jego dysocjacji zostaną usunięte w reakcji:

R^- + H⁺ = RH + H₂O

Zatem ΔpH po dodaniu HCl będzie równa:

,

natomiast w roztworze niezbuforowanym:

gdzie J - iloczyn jonowy wody

Roztwór, dla którego C_sól=C_kwas ma najlepsze własności buforujące. Oznaczając C_kwas+C_sól=C oraz C_sól/C_kwas=x mamy:

Minimum ΔpH otrzymuje się dla x=1, gdy C_HCl<<C.

2. Część praktyczna

2.1 Sporządzamy bufor octanowy korzystając z 0.1M CH₃COOH

i 0.1M CH₃COONa oraz bufor fosforanowy korzystają z 0,1M KH₂PO₄ i 0,1M Na₂HPO₄ wg następującego przepisu:

Nr roztworu	CH3COOH [cm^3]	CH3COONa [cm^3]	przewidywane pH
1	20	20	4.7
2	20	60	5,2
3	30	10	4.3
4	20	20	7,2
5	20	60	7,7
6	30	10	6,7
7	Roztwór(1)rozcieńczony 10 razy		-
8	Roztwór(4)rozcieńczony 10 razy		-

2.2 Kalibrujemy pH - metr za pomocą wzorcowego roztworu buforowego o pH=7

2.3 Mierzymy pH sporządzonych roztworów buforowych za pomocą pH - metru.

Nr roztworu	zmierzone pH
1	4.47
2	5,43
3	4,02
4	6,93
5	7,40
6	6,43
7	4,42
8	6,92

2.4 Badamy pojemność buforową dwóch wybranych roztworów buforowych o objętości 34,5cm³ przez zmierzenie ich pH po dodaniu HCl:

	pH
		roztwór 2a	roztwór 5a
bez HCl	5,43	7,40
0.5 cm^3 0.1m HCl	4,87	7,37
0.5 cm^3 1m HCl	4,11	5,32

3. Wyniki badań i obliczenia

3.1 Wykreślamy dla roztworów buforowych funkcję pH = f(lg x). Z otrzymanej prostej wyznaczamy stałą dysocjacji K (dla C_sól/C_kwas=1) słabego kwasu CH₃COOH.

-lgK = 4,64

K = 2,2*10^-5

3.2 Wykreślamy dla roztworów buforowych funkcję pH = f(lg x). Z otrzymanej prostej wyznaczamy stałą dysocjacji K (dla C_sól/C_kwas=1) słabego kwasu KH₂PO₄.

-logK=6,92

K=1,2*10^-7

3.3 Obliczamy teoretyczne pH roztworów buforowych po dodaniu HCl i porównujemy z wartościami zmierzonymi oraz wykreślamy zależność pH_teor.=f(pH_dośw.).

	pH		ΔpH
		wartość teoretyczna	wartość zmierzona	wartość teoretyczna	wartość zmierzona
roztwór 2a
bez HCl	5,2	5,43	-	-
0.5 cm^3 0.1m HCl	4.80	4,87	0,4000	0.56
0.5 cm^3 1m HCl	4.74	4,11	0,0596	0.76
roztwór 5a
bez HCl	7,7	7,40	-	-
0.5 cm^3 0.1m HCl	7,21	7,37	0.4913	0.03
0.5 cm^3 1m HCl	7,20	5,32	0,0120	2,05

3.4 Obliczamy ΔpH_teor. i wykreślamy ΔpH = f(-lgx) oraz nanosimy na tę krzywą ΔpH_dośw..

3.5 Wykreślamy zależność β(pH), gdzie

4. Wnioski

Zmierzone wartości pH roztworów buforowych różnią się od przewidywanych, ponieważ nie wykonaliśmy roztworów z precyzją analityczną i ich stężenie nie było analitycznie określone, pozatym przy pomiarze pH buforów na elektrodzie mogły się znajdować niewielkie ilości jonów H⁺ przez co zmierzone pH mogło być niedokładnym pH buforu te przyczyny również powodują że stałe K różnią się od tablicowych.

---