55272

Zadanie 101/YII

Ile gramów NaOH należy dodać do 500 cm ³1.2 N roztworu H3PO4, aby pH roztworu wynosiło 6.7. Założyć, że objętość roztworu me ulegnie zmianie

Uzasadnienie rozwiązania

Kwas ortofosforowy w roztworze wodnym jest kwasem średniej mocy dysocjującym trójstopniowo:

H₃P0₄    + H,0 = H₃0⁺    +    H₂PO-    Kj    = 7.1 10’³

H₂PO-    + H₂0 = H₃0⁺    +    HPOf    K₂    = 6.3'10"⁸

HPOf    + H₂0 = H₃0⁺    +    PO³'    K₃    = 4.4 10¹³

(Praktycznie, ze względu na małe wartości stałych dysocjacji K₂ i K3, istotna jest tylko dysocjacja I-go stopnia i pH 0.1 M roztworu H3PO4 wynosi ok. 1.5.)

Ponieważ H₃P0₄ jest kwasem trójzasadowym tworzy on trzy szeregi soli, powstające w trakcie dodawania do roztworu kwasu kolejnych porcji zasady. Zmiany pH, jakie się wtedy obserwuje doświadczalnie, są przedstawione na rysunku.

RYS. Krzywa miareczkowania 10 cm³ 0.1 M roztworu H3PO4 przy pomocy 0.1 M roztworu NaOH

0.1 M NaOH [cm³]

Na rysunku można wyróżnić trzy zakresy prawie liniowej zmiany pH oraz dwa fragmenty, gdzie zmiana ta ma cliarakter skokowy (punkty A i B).

Punkt A odpowiada całkowitemu przereagowaniu H3PO4 z utworzeniem NaH₂PO.» (pH » 4.5 i zmiana daje się zaobserwować wizualnie jeżeli przy miar eczkowaniu użyjemy wskaźnik zmieniający barwę w pobliżu tej wartości pH, np. oranż metylowy).

Punkt B odpowiada całkowitemu przereagowaniu NaH₂P04 z utworzeniem Na₂HP0₄ (pH * 9.5 i zmiana daje się zaobserwować wizualnie jeżeli przy miareczkowaniu użyjemy wskaźnik zmieniający barwę w pobliżu tej wartości pH, np. fenoloftaleinę).

Punkt C odpowiada całkowitemu przereagowaniu Na₂HPO.j z utworzeniem Na3PO.i (pH » 12).

Z powyższego rysunku widać też wyraźnie, że w zakresie pH od ok. 6 do 9 w roztworze muszą się znajdować dwie sole NaH₂P0₄ i Na₂HPO.».

Mieszaninę tego typu należy rozpatrywać jako mieszaninę buforową, w której jony H₂P0₄ spełniają rolę słabego kwusu: H₂P0₄ + H₂0 = H₃0^ł + HPOj , a rolę jego soli spełnia Na₂HP0₄.