Ćwiczenie 1 Sporządzanie roztworów i buforów. Oznaczanie pH

Ćwiczenie 1
Sporządzanie roztworów i buforów. Oznaczanie pH
Celem ćwiczenia jest:
•
•
•
•
sporządzanie roztworów o zadanym stężeniu
rozcieńczanie roztworów
przygotowanie buforów
oznaczenie pojemności buforowej roztworów
Skład ilościowy roztworu określa się podając stężenie poszczególnych składników
(zawartość składników w określonej masie lub objętości roztworu w danej temperaturze).
Stężenie procentowe
Wyróżnia się 3 rodzaje stężeń:
a)procent masowo-masowy (masowo-wagowy) określa liczbę gramów substancji
rozpuszczonej w 100g roztworu (% m/m)
b)procent masowo-objętościowy określa liczbę gramów substancji rozpuszczonej w 100 ml
roztworu (%m/v)
c)procent objętościowy określa liczbę mililitrów substancji rozpuszczonej w 100 ml
roztworu (%v/v)
Stężenie molowe
Stężenie molowe określa liczbę moli substancji rozpuszczonej w 1000 ml roztworu.
Zapis:
c= mol/l; M; lub [];
c=n/v, gdzie n- liczba moli, v= objętość roztworu; n=cv
Definicja pH
pH jest ujemnym logarytmem dziesiętnym z molowego stężenia (aktywności) jonów
wodorowych
pH=- log[H+]
pOH jest ujemnym logarytmem dziesiętnym ze stężenie (aktywności) jonów
wodorotlenkowych
pOH= - log[OH-]
pH + pOH = 14
pH roztworów mocnych kwasów i mocnych zasad
pH= - log [Ck]
pOH= - log [Czas]
pH roztworów słabych kwasów i słabych zasad
pH= - log √ Ka Ck
pOH= - log √Kb Czas
pK = - log K
Skala pH jest skalą logarytmiczną, zmiana wartości pH o jedną jednostkę S⌀rensena
odpowiada 10-krotnej zmianie stężenia jonów H+
Roztwory buforowe - to mieszaniny:
- słabego kwasu (Ckw) i jego soli z mocną zasadą (Cs) (bufor octanowy)
- słabej zasady (Czas) i jej soli z mocnym kwasem (Cs) (bufor amoniakalny)
- dwóch soli wieloprotonowego kwasu (bufor fosforanowy)
pH roztworów buforowych
pH buforu
pH= pKa + log Cs/Ckw
pOH buforu
pOH= pKb + log Cs/Czas
Zgodnie z teorią protonową:
dla pH:
- Cs – stężenie zasady sprzężonej ze słabym kwasem
- Ckw – stężenie słabego kwasu
dla pOH:
- Cs – stężenie kwasu sprzężonego ze słabą zasadą
- Czas – stężenie słabej zasady
Pojemność buforowa
To zdolność przeciwstawiania się zmianom pH po wprowadzeniu mocnego kwasu lub
mocnej zasady. Jej miarą jest stosunek liczby dodanych moli H+ lub OH- do zmiany pH
(ΔpH) w przeliczeniu na litr roztworu buforowego.
Np. gdy do 1dm3 dodano 0,1 mola kwasu solnego i wartość pH zmieniła się o 0,48
jednostki Sorensena, to pojemność tego roztworu buforowego wynosi 0,1/0,48 = 0,21.
Gdyby do 1dm3 wody destylowanej dodano 0,1 mola kwasu solnego to zmiana pH
wyniosłaby 6 a pojemność buforowa 0,1/6 = 0,017. Pojemność wody destylowanej jest
bardzo mała.
Procedura
1. Sporządzanie roztworów.
Przygotuj 100ml roztworu KMnO4 o stężeniu 0.01M.
a. Odważ odpowiednią ilość KMnO4, a następnie umieścić w kolbie miarowej o
pojemności 100ml.
b. Uzupełnij kolbę miarową wodą do kreski.
1.1. Seryjne rozcieńczenia.
Z przygotowanego w punkcie 1 roztworu sporządź roztwory o stężeniu:
a. 0.001M
b. 0.1mM
c. 10 µM
Obliczenia zanotuj w sprawozdaniu.
2.Przygotowanie roztworów buforowych.
2.1. Przygotowanie roztworów buforu octanowego o różnych pH
Stosując następujące roztwory: 0,2 mol/l kwas octowy i 0,2 mol/l octanu sodu przygotuj
roztwory buforowe zgodnie z danymi zamieszczonymi w tabeli:
Nr
1.
2.
3.
4.
5.
6.
ml kwasu octowego
9,5
9,0
7,0
5,0
3,0
1,0
ml octanu sodu
0,5
1,0
3,0
5,0
7,0
9,0
2.2. Przygotowanie roztworów buforu fosforanowego o różnych pH
Stosując następujące roztwory: 0,2 mol/l ortofosforan monopotasowy i 0,2 mol/l
ortofosforan disodowy przygotuj roztwory buforowe zgodnie z danymi zamieszczonymi w
tabeli:
Nr
1.
2.
3.
4.
5.
6.
ml KH2PO4
9,5
9,0
7,0
5,0
3,0
1,0
ml Na2HPO4
0,5
1,00
3,0
5,0
7,0
9,0
2.3. Odmierz 2 ml roztworu buforowego o znanym pH (7) i rozcieńcz go 10-krotnie wodą
destylowaną. Zmierz pH otrzymanego roztworu
2.4. Odmierz 10 ml roztworu buforowego o znanym pH (7) i dodaj 0,2 ml 1 mol dm3 kwasu
solnego. Zmierz pH otrzymanego roztworu
2.5. Odmierz 10 ml roztworu buforowego o znanym pH i dodać 0,2 ml 1 mol/ dm3 roztwór
NaOH. Zmierz pH otrzymanego roztworu
2.6 Oblicz pojemność buforową buforu octanowego uzyskanego w wyniku dodania 3 ml
kwasu octowego oraz 7 ml octanu sodu.
3. Spośród przygotowanych roztworów X1, X2, X3 oraz X4 wybierz ten, którego pH
odpowiada fizjologicznym wartościom pH moczu. W tym celu wykorzystaj papierki
lakmusowe (Blema strip). Przedyskutuj otrzymane wyniki. Obserwacje i wnioski zanotuj w
sprawozdaniu.