Imię Nazwisko	Temat	Data wykonania	Ocena
Grupa 34, zespół 2	Równowagi pH w roztworach buforowych
Janusz Budzowski Marek Budziaszek Łukasz Krężel Robert Wołoszyn			29.11.01

Wstęp teoretyczny.

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.

Wykonanie ćwiczenia.

1. Sporządzamy bufor octanowy o zakresie pH od 4.3 do 5.3 korzystając z 0.2m CH₃COOH

i 0.2m CH₃COONa wg następującego przepisu:

Nr roztworu	CH3COOH [cm^3]	CH3COONa [cm^3]	przewidywane pH
1	10.2	9.8	4.6
2	9.1	10.9	4.7
3	8.0	12.0	4.8
4	6.8	13.1	4.9
5	5.9	14.1	5.0
6	5.1	15.0	5.1
7	4.2	15.8	5.2
8	3.6	16.5	5.3
9	2.9	17.1	5.4
10	2.4	17.6	5.5

2. Kalibrujemy pH - metr za pomocą dwóch wzorcowych roztworów buforowych (o pH=7, pH=2 - aby zakres mierzonego pH mieścił się miedzy tymi wartościami).

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

Nr roztworu	zmierzone pH
1	4.32
2	4.43
3	4.54
4	4.64
5	4.75
6	4.83
7	4.93
8	5.02
9	5.13
10	5.21

4. Badamy pojemność buforową trzech wybranych roztworów buforowych i wody destylowanej o objętości 50cm³ przez zmierzenie ich pH po dodaniu HCl:

	pH
		roztwór 1	roztwór 4	roztwór 10	H2O dest.
bez HCl	4.28	4.65	5.28	5.11
0.5 cm^3 0.1m HCl	4.27	4.63	5.21	2.77
0.5 cm^3 1m HCl	4.09	4.44	4.98	1.86

Opracowanie wyników.

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.

Z równania linii trendu na wykresie odczytujemy wartość -lgK:

-lgK = 4,3537

K = 4,43*10^-5

2. Obliczamy teoretyczne pH roztworów H₂O z HCl i porównujemy z wartościami zmierzonymi:

	pH wody		ΔpH
		wartość teoretyczna	wartość zmierzona	wartość teoretyczna	wartość zmierzona
bez HCl	7.00	5.11	-	-
0.5 cm^3 0.1m HCl	4.30	2.77	2.70	2.34
0.5 cm^3 1m HCl	3.26	1.86	1.04	0.91

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 1
bez HCl	4.34	4.28	-	-
0.5 cm^3 0.1m HCl	4.34	4.27	0	0.01
0.5 cm^3 1m HCl	4.33	4.09	0.01	0.18
roztwór 4
bez HCl	4.64	4.65	-	-
0.5 cm^3 0.1m HCl	4.63	4.63	0.01	0.02
0.5 cm^3 1m HCl	4.62	4.44	0.01	0.19
roztwór 10
bez HCl	5.22	5.28	-	-
0.5 cm^3 0.1m HCl	5.22	5.21	0	0.07
0.5 cm^3 1m HCl	5.21	4.98	0.01	0.23

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

5. Wykreślamy zależność β(pH), gdzie

Wnioski:

1. Zmierzone wartości pH roztworów buforowych różnią się od przewidywanych, ponieważ odpowiednie objętości roztworów wyznaczone są dla temperatury 18^oC, natomiast ćwiczenie wykonywane było w temperaturze wyższej.

2. Wartość pH wody destylowanej różni się od wartości teoretycznej, ponieważ laboratoryjna woda destylowana zawiera rozpuszczony CO₂ z powietrza, który powoduje jej zakwaszenie (H₂0 + CO₂ = H⁺ + HCO₃^-).

---