Chemia ogólna i nieorganiczna- dwiczenia laboratoryjne 2018/2019

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Chemia ogólna i nieorganiczna- dwiczenia laboratoryjne 2018/2019"

Henryk Chrzanowski
5 lat temu
Przeglądów:

1 ĆWICZENIE 6 ROZTWORY BUFOROWE 1. Zakres materiału Pojęia: stężenie molowe, ph, wskaźniki ph-metryzne, teoria kwasów i zasad Brønsteda, roztwory buforowe i ih ph, pojemność buforowa, słaby/mony kwas, słaba/mona zasada. UWAGA: Przed ćwizeniami należy przezytać ałą instrukję. W zeszyie laboratoryjnym należy przygotować plan pray. Proponowane podręzniki: 1. A. Bielański, Podstawy hemii nieorganiznej T.1, Wydawnitwo Naukowe PWN, Warszawa, 2016, rozdz J. Minzewski, Z. Marzenko, Chemia analityzna podstawy teoretyzne i analiza jakośiowa, Wydawnitwo Naukowe PWN, Warszawa, 1997, rozdz , A. Hulaniki, Reakje kwasów i zasad w hemii analityznej, Wydawnitwo Naukowe PWN, Warszawa, 1992, rozdz , 2.12, 2.14, Wprowadzenie Według teorii Brønsteda kwasem nazywamy substanję, której ząstezka jest zdolna oddać proton (H + ), zyli jest donorem protonów, natomiast zasadą nazywamy substanję, która ząstezka jest zdolna przyjmować proton, zatem jest akeptorem protonu. Wszelkie reakje typu kwas-zasada polegają na przeniesieniu protonu (H + ) od kwasu do zasady (reakja protolityzna), przy zym jest to proes odwraalny: kwas zasada + H + (HA A - + H + ) W powyższym równaniu kwas HA staje się zasadą A - oddają proton, a zasada A - przyjmują proton staje się kwasem HA. Taką parę nazywa się parą sprzężoną (sprzężenie kwasowo- 1

2 zasadowe). Aby reakja protolityzna mogła zajść potrzebne są jeszze inne substanje opróz HA i A -, które mogłyby przyjąć proton od kwasu HA gdy ten staje się sprzężoną z nim zasadą A -, oraz takie, które mogłyby dać proton zasadzie A - gdy ta staje się sprzężonym z nią kwasem HA. Potrzebna jest zatem jeszze jedna sprzężona para kwasu i zasady (zasada_1 i kwas_1). Wówzas reakję protolityzną można zapisać: kwas + zasada_1 kwas_1 + zasada Przykład_1: kwas = HCl; zasada = Cl - - sprzężona para kwas_1 = H 3 O + ; zasada_1 = H 2 O - sprzężona para HCl + H 2 O H 3 O + + Cl - Przykład_2: kwas = NH 4 + ; zasada = NH 3 - sprzężona para kwas_1 = H 3 O + ; zasada_1 = H 2 O - sprzężona para NH H 2 O NH 3 + H 3 O + Roztworem buforowym nazywamy roztwory będąe: 1) albo mieszaninami słabyh kwasów oraz ih z moną zasadą (roztwór zawierająy słaby kwas HA oraz wprowadzoną dodatkowo sprzężoną z nim zasadę A - ) 2) albo mieszaninami słabyh zasad i ih z monym kwasem (roztwór zawierająy słabą zasadę B oraz wprowadzony dodatkowo sprzężony z nią kwas BH + ). Roztwory buforowe pozwalają na utrzymanie z niezłą dokładnośią stałego ph roztworu, niezależnie od dodatku niewielkih ilośi monej zasady lub kwasu, jak również niezależnie od rozieńzania. Dzięki tej właśiwośi znalazły one wiele zastosowań w hemii, biohemii, medyynie oraz innyh gałęziah nauki. 2

3 Wartość ph roztworów buforowyh oblizyć można korzystają z poniższyh wzorów w zależnośi od rodzaju roztworu: 1) ph = pk kw - log gdzie: K kw stała dysojaji kwasu kw kw stężenie molowe słabego kwasu - stężenie molowe kwasu 2) ph = 14 pk zas + log gdzie: K zas stała dysojaji słabej zasady zas stężenie molowe zasady zas - stężenie molowe słabej zasady Pojemność buforowa jest ilośiową miarą odpornośi roztworu buforowego na dodatek monego kwasu lub zasady i definiuje się ją jako pohodną stężenia monej zasady jednowodorotlenowej względem ph: = (ph) Innymi słowy jest to ilość moli monej zasady jednowodorotlenowej lub kwasu jednoprotonowego, która dodana do 1 dm 3 roztworu buforowego zmieni jego ph o jednostkę. 3

4 3. Wykonanie ćwizenia 3.1. Sporządzenie zestawu roztworów o różnym ph a) sporządzić w probówkah roztwory o objętośi 10 m 3 i odpowiednim ph poprzez zmieszanie poniżej podanyh roztworów (każdy student/grupa sporządza 2-3 roztwory): ph v [m 3 ] v [m 3 ] 0.1 M kwasu otowego 0.1 M otanu sodu ph v [m 3 ] v [m 3 ] 0.1 M KH 2 PO M Na 2 HPO b) oblizyć brakująe wartośi ph wiedzą, że wartośi stałyh dysojaji K a wynoszą oraz odpowiednio dla CH 3 COOH oraz dla H 2 PO 4 - ; wpisać oblizone wartośi do powyższej tabeli ; UWAGA: Tabelę wraz z oblizeniami brakująyh wartośi ph należy umieśić w sprawozdaniu. ) otrzymane roztwory podzielić na 3 równe zęśi przelewają je do oznakowanyh probówek; 4

5 d) do każdego zestawu roztworów o ph z zakresu dodać po jednym ze wskaźników: zieleń bromokrezolową purpurę bromokrezolową zerwień fenolową 3.2. Kolorymetryzne oznazenie ph Kolorymetryzne oznazenie ph roztworów wykonać poprzez wykonanie następująyh zynnośi: a) pobrać z przygotowalni roztwór do oznazenia ph b) z roztworu pobrać do probówek pipetą 3 porje po 3 m 3 i do każdej z nih dodać odpowiednie wskaźniki w ilośi jak w pkt. 3.1.d. ) określić ph roztworu (z dokładnośią do jednośi) i uzupełnić poniższą tabelę wskaźnik barwa zakres ph zieleń bromokrezolowa purpura bromokrezolowa zerwień fenolowa ph badanego roztworu =... UWAGA: Tabelę należy umieśić w sprawozdaniu. 5

6 3.3. Pojemność buforowa Ćwizenie wykonywane w 3 podgrupah, każda podgrupa bada wpływ jednego zynnika (dodatek monej zasady, dodatek monego kwasu, rozieńzenie) na badane roztwory: a) każda podgrupa pobiera od asystenta po 20 m roztworów: bufor, kwas, zasada b) za pomoą ph-metru oznazenie ph otrzymanyh roztworów badają wpływ wyznazonego przez asystenta zynnika (1, 2 lub 3) GRUPA badany roztwór ilość m 3 dodanego ilość m 3 dodanego ilość m 3 dodanej 0.1M HCl 0.1M NaOH wody bufor otanowy: CH 3 COOH CH 3 COONa (równomolowo) Kwas 4 0 HCl zasada 4-0 NaOH 0 80 zmierzone ph Zanotować wnioski z obserwaji wpływu każdego z zynników na ph badanyh roztworów: Dodatek monego kwasu... 6

7 Dodatek monej zasady... Rozieńzenie... UWAGA: Tabelę wraz z uzupełnionymi wartośiami ph i obserwajami należy zamieśić w sprawozdaniu. Zagadnienia do sprawozdania Sprawozdanie należy przygotować wg szzegółowyh wskazówek prowadząego. Poniżej podano ogólne zasady przygotowania sprawozdania z ćwizenia. Na stronie www dostępny jest szablon, wg którego należy przygotować sprawozdanie. 1. Podać el ćwizenia. 2. Opisać (w punktah) przebieg wykonania. 3. Zapisać wszystkie równania reakji, które zahodziły w zasie wykonywania eksperymentów. 4. Podać wnioski z przeprowadzonego ćwizenia. 7

Podobne dokumenty

ROZTWORY BUFOROWE. Ćwiczenie 1 Przygotowanie buforu octanowego

ROZTWORY BUFOROWE. Ćwiczenie 1 Przygotowanie buforu octanowego ROZTWORY BUFOROWE Zagadnienia: Roztwory buforowe Zasada działania roztworów buforowyh reakje Pojemność Występowanie roztworów buforowyh w przyrodzie i ih znazenie Ćwizenie 1 Przygotowanie buforu otanowego