Równowaga w roztworach elektrolitów.

Doświadczenie 1.

Badanie pH roztworów za pomocą wskaźników i uniwersalnych papierków wskaźnikowych.

Sprzęt i odczynniki:

-probówki

-wskaźniki:

-fenoloftaleina

-oranż metylowy

-czerwień metylowa

-błękit bromotymolowy

a)

Otrzymałem roztwór do zbadania jego pH. Roztwór rozlałem do 5 probówek. Do 4 probówek dodałem wskaźników, do 5-tej probówki wrzuciłem papierek uniwersalny. Na podstawie zabarwienia wskaźników mogłem w przybliżeniu określić pH roztworu.

Nr probówki		Wskaźnik	Barwa roztworu	Wartość pH
1		fenoloftaleina	bezbarwna	pH< 8,0
2	oranż metylowy		żółta		pH>4,4
3		czerwień metylowa	żółta	pH>6,2
4		błękit bromotymolowy	Niebiesko - zielony	pH <7,6
5		papierek uniwersalny	Pomarańczowo - żółty	PH ok. 7

b)

Próbkę roztworu z błękitem bromotymolowym porównałem ze wzorcem. Dla otrzymanego zabarwienia odpowiadała wartość pH wzorca równa 7,05

Doświadczenie 2.

Porównanie pH mocnego i słabego kwasu o tym samym stężeniu.

Sprzęt i odczynniki:

-zlewki

-pehametr

-kwas octowy 0,1 molowy

-kwas solny 0,1 molowy

Za pomocą pehametru zbadałem pH kwasu solnego, a następnie octowego. Otrzymałem następujące wyniki pomiarów:

Jak widać oba te kwasy, pomimo że mają takie same stężenia, to ich pH jest różne. Jest to spowodowane tym, iż kwas solny, jest mocnym kwasem, jest prawie całkowicie zdysocjowany i jego pH policzone ze wzoru jest przybliżone do rzeczywistego pH, liczonego dla takiego stężenia. Kwas octowy jest słabym kwasem, dysocjuje częściowo, dostarcza więc do roztworu mniej kationów wodorowych niż kwas solny o tym samym stężeniu, więc jego pH jest wyższe.

Licząc pH słabego kwasu, uwzględniamy we wzorze jego stałą dysocjacji.

Doświadczenie 3

Porównanie właściwości buforowych wody destylowanej i wodociągowej.

Sprzęt i odczynniki:

-zlewki

-bagietki

0,01M HCl

0,01M NaOH

Celem doświadczenia jest porównanie właściwości buforowych wody wodociągowej i destylowanej.

Do dwóch zlewek odmierzyłem po 200cm3 wody destylowanej, a do następnych dwóch po 200cm3 wody wodociągowej.

Zmierzyłem pH za pomocą pehametru we wszystkich zlewkach. Następnie do jednej zlewki z wodą destylowaną i do jednej z wodą wodociągową dodałem po 5cm3 0,01 molowego HCl, a do dwóch pozostałych zlewek po 5cm3 0,01 molowej NaOH.

Wymieszałem roztwory bagietką i zmierzyłem pH. Wyniki zestawiłem w tabeli:

woda	pH	pH po dolaniu kwasu	pH po dolaniu zasady	ΔpH	β
destyl.	5,36	3,39	^________	1,97	0,001269
destyl.	5,34	^________	7,40	2,06	0,0012135
wodoc.	7,13	5,80	^________	1,33	0,0018796
wodoc.	7,14	^________	7,23	0,09	0,0277777

β=Δn/ΔpH

1dm³ - 0,1 mol

0,005dm³ - x mol

x=0,0005 mola

do badania użyliśmy po 0,2 dm3 wody, a wiec na 1dm3 buforu przypada Δn=5x moli dodanego kwasu lub zasady

Δn=0,0025 mola

β1=0,0025/1,97=0,001269

β2=0,0025/2,06=0,0012135

β3=0,0025/1,33=0,0018796

β4=0,0025/0,09=0,0277777

Zauważamy że woda wodociągowa ma większą pojemność buforową niż woda destylowana. Jest to spowodowane tym że woda wodociągowa zawiera bufor węglanowy w postaci układu HCO3^- i H2CO3. Dodanie jonów H+ powoduje że zachodzi reakcja

HCO3^- + H⁺ H2CO3

A dodanie jonów OH- powoduje że zachodzi reakcja

H2CO3 + OH^- HCO3^- + H2O

Woda destylowana nie zawiera tych związków dlatego też dodatek niewielkiej ilości kwasu lub zasady zmienia pH w większym stopniu niż w przypadku wody wodociągowej.

Doświadczenie 4

Badanie wpływu składu roztworu buforowego na jego pojemność buforową.

Sprzęt i odczynniki:

-zlewki

-cylindry miernicze

-pipety z podziałką

-bagietka szklana

-0,1M kwas octowy

-0,1 kwas roztwór octanu sodowego

Celem doświadczenia jest zbadanie wpływu składu roztworu buforowego na jego pojemność buforową.

W 6 zlewkach przygotowałem roztwory buforowe z 0,1M kwasu octowego i 0,1M roztworu octanu sodowego. Roztwory dokładnie wymieszałem i zmierzyłem pH za pomocą pehametru. Następnie do każdej zlewki dodałem po 5cm3 0,1 molowego HCl i po wymieszaniu ponownie zmierzyłem pH. Wyniki zestawiłem w tabeli.

Nr zlewki	Ck/Cz	VCH3COOH [cm3]	VCH3COONa	pH	pH po dod HCl	Δn HCl	ΔpH	β
1	0,25	8,0	32,0	5,06	5,01	0,0125	0,05	0,25
2	0,5	13,3	26,7	4,68	4,64	-------	0,04	0,3125
3	1	20,0	20,0	4,32	4,29	-------	0,03	0,416
4	2	26,7	13,3	3,95	3,91	-------	0,04	0,3125
5	3	30,0	10,0	3,74	3,69	-------	0,05	0,25
6	4	32,0	8,0	3,59	3,54	-------	0,05	0,25

Zauważamy, że największą pojemność buforową ma bufor w którym stężenie kwasu równa się stężeniu soli, ponieważ pk=pH. Wynika to z równania na pH buforu: pH=pK -log(Ck/Cs), Ck/Cs=1 to -log1=O. Sporządzamy wykres zależności:

β=f(Ck/Cs).

F(Ck/Cs)

Doświadczenie 5

Badanie wpływu sumarycznego stężenia składników buforu na jego pojemność buforową.

Sprzęt i odczynniki:

-zlewki

-pipeta Mohra

-pipety z podziałką

-bagietka szklana

-kwas octowy 0,1M

-octan sodu 0,1M

-0,1M kwas solny

-woda destylowana

Celem doświadczenia jest zbadanie wpływu sumarycznego stężenia składników buforu na jego pojemność buforową.

Sporządziłem roztwory buforowe o różnych stężeniach sumarycznych i zbadałem ich pH za pomocą pehametru, następnie do dałem do każdego po 5cm3 0,1M HCl i ponownie zbadałem pH. Wykonałem obliczenia i wyniki zestawiłem w tabeli.

Nr zlewki	Ck+Cs [mol/dm3]	VCH3COOH [cm3]	VCH3COONa [cm3]	VH20 [cm3]	pH	pH po dod HCl	Δn HCl	pH	β
1	0,025	10	10	60	4,45	4,01	0,0625	0,44	0,14
2	0,050	20	20	40	4,44	4,20	------	0,24	0,26
3	0,075	30	30	20	4,45	4,30	------	0,15	0,42
4	0,100	40	40	0	4,43	4,33	------	0,10	0,63

Im wyższe jest stężenie sumaryczne składników buforu, tym większą pojemność posiada taki bufor. Spowodowane jest to tym że dany bufor posiada więcej jonów CH3COO^- z którymi reagują jony H⁺ pochodzące z dodanego kwasu solnego.

Sporządzam wykres zależności: β=f(Ck + Cs)

F(Ck+Cs)

---