Kazimierz Kurpiel Inżynieria Materiałowa Grupa I

2005/2006: 25 maj 2006

ZESPÓŁ 12

ĆWICZENIE NR 14:

INDYKATORY, ROZTWORY
BUFOROWE, KOLORYMETRYCZNE OZNACZANIE pH

I. WSTĘP

Iloczyn jonowy wody jest to iloczyn stężeń jonów wodorowych i wodorotlenowych; w temperaturze pokojowej wynosi:
. Stężenia wyrażone są w
.

Ponieważ stężenie jonów wodorowych w roztworach wodnych są często o szereg rzędów wielkości mniejsze od 1, dla ułatwienia stosuje się ujemny logarytm ich stężenia, wyrażając jako pH tego roztworu:
.

Indykatory są to substancje, których barwa lub jej odcień zależy od pH środowiska. Tabela z zależnościami stopnia pH od barwy indykatorów w roztworach znajdują się poniżej:

Nazwa indykatora	Barwa indykatora w roztworze
		w pH		w pH
Tropeolina OO	czerwona	1,4	żółta	2,6
Czerwień Kongo	niebieska	3,0	czerwona	5,2
Metyloranż	czerwona	3,1	żółta	4,4
Zieleń bromokrezolowa	żółta	3,8	niebieska	5,4
Purpura bromokrezolowa	żółta	5,2	fioletowa	6,8
Błękit bromokrezolowy	żółta	6,0	niebieska	7,6
Czerwień fenolowa	żółta	6,8	czerwona	8,4
Fenoloftaleina	bezbarwna	8,3	czerwona	10,0
Tymoloftaleina	bezbarwna	9,2	niebieska	10,5

Roztwory buforowe są to mieszaniny słabego kwasu i soli tego kwasu z mocną zasadą lub słabej zasady i soli tej z mocnym kwasem. Mieszaniny te charakteryzują się tym, że nie zmieniają znacząco wartości pH, podczas rozcieńczania, zagęszczania, zmian temperatury tegoż roztworu.

II. CEL ĆWICZENIA

Należy kolorymetrycznie wyznaczyć wartość pH otrzymanych do zbadania substancji (zadany roztwór oraz woda wodociągowa i woda destylowana) z dokładnością co do 0,2.

Ponadto trzeba sprawdzić stosowalność wzorów:

w oparciu o dane tablicowe.

III. METODA POMIARU

Najpierw posługując się metodą kolorymetryczną, przy pomocy indykatorów, określamy w przybliżeniu wartość pH naszych substancji (zadany roztwór oraz woda wodociągowa i woda destylowana), a następnie przy użyciu skali buforowej (sporządzonej w tym przybliżonym zakresie) określić dokładnie pH.

W celu sprawdzenia stosowalności równań:

należy wykreślić zależności:
lub
.

IV. OBLICZENIA I WYNIKI POMIAROWE

Pierwszą czynnością było zapoznanie się z barwami poszczególnych indykatorów w skrajnych środowiskach: silnie kwaśnym i silnie alkalicznym. W tym celu do dwóch rzędów równoległych probówek wlewamy się 0,1n
(do jednego rzędu) oraz 0,1n
(do drugiego), po czym do każdej pary dodajemy po kilka kropel danego indykatora. Tak przygotowanym materiałem posługujemy się do dalszego określenia przybliżonego określenia pH badanych przez nas substancji. Wyniki zostały zapisane w tabeli poniżej:

Substancja	Indykator	Zabarwienie indykatora	pH
zadana próbka	Tropeolina 00 Metyloranż Zieleń bromokrezolowa Purpura bromokrezolowa Błękit bromotymolowy Czerwień fenolowa Fenoloftaleina Tymoloftaleina	Żółty Żółty Niebieski Fioletowy Niebieskawo zielony Słaby żółty Bezbarwny Bezbarwny	≥2,6 ≥4,4 ≥5,4 ≥6,8 6,0-7,6 ≤6,8 ≤8,3 ≤9,2 Przedział: 6,0-7,6
woda wodociągowa	Tropeolina 00 Metyloranż Zieleń bromokrezolowa Purpura bromokrezolowa Błękit bromotymolowy Czerwień fenolowa Fenoloftaleina Tymoloftaleina	Żółty Żółty Niebieski Fioletowy Niebieska Czerwony Bezbarwny Bezbarwny	≥2,6 ≥4,4 ≥5,4 ≥6,8 ≥7,6 6,8-8,4 ≤8,3 ≤9,2 Przedział: 6,8-8,4
woda destylowana	Tropeolina 00 Metyloranż Zieleń bromokrezolowa Purpura bromokrezolowa Błękit bromotymolowy Czerwień fenolowa Fenoloftaleina Tymoloftaleina	Żółty Żółty Niebieski Lekko żółty Żółty Żółty Bezbarwny Bezbarwny	≥2,6 ≥4,4 ≥5,4 5,2-6,8 ≤6,0 ≤6,8 ≤8,3 ≤9,2 Przedział: 5,2-6,8

Następną rzeczą jest sporządzenie skali pH, w oparciu o tabelę 14 II, mniej więcej w takim zakresie w jakim wywnioskowaliśmy pH podczas badania indykatorami. Wynikiem kolorymetrycznego określania pH są dokładne jego wartości:

nasza próbka -7,0

woda wodociągowa - 7,8

woda destylowana - 5,6

Sprawdzenie stosowalności równań:

c1/c2	log(c1/c2)	pH 1	pH 2	pH 3	pH 4	pH 5
0,0625	-1,2041	4,2	5,0	5,9	8,0	10,7
0,25	-0,6021	3,6	4,4	5,3	7,3	10,1
1	0,0000	3,0	3,8	4,7	6,7	9,5
4	0,6021	2,4	3,2	4,1	6,1	8,9
16	1,2041	1,7	2,6	3,5	5,5	8,3

Wyznaczone z poniższego wykresu stałe dysocjacji:

	pH 1	pH 2	pH 3	pH 4	pH 5
					3

V. WNIOSKI

Wyznaczanie wartości pH metodą kolorymetryczną, najpierw przy pomocy indykatorów, potem używając buforów dało nam dokładną wartość pH badanych substancji (zadany roztwór oraz woda wodociągowa i woda destylowana). Wartości pH dla wody destylowanej nieco odbiegają od właściwych, ponieważ substancja ta jako niemal idealnie czysta chemicznie pobiera wszystkie zanieczyszczenia z powietrza, co zmienia znacząco jej niektóre właściwości. Dla wody wodociągowej pH również nie wyszło idealnie, co jest spowodowane dodawaniem do niej różnych substancji.

Następnym krokiem było sprawdzenia stosowalności wzorów:

Po wykreśleniu wykresu można stwierdzić, że opisują one zadowalająco wymienionych w tabeli układów buforowych.

4

---