przepis do ćwiczenia 9

Ćwiczenie IX
Roztwory buforowe
Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest zbadanie właściwości roztworu bufo­
rowego oraz wyznaczenie zależności pojemności buforowej od pH.
Wprowadzenie teoretyczne
pH  pK a  lg
cs
ca
Wartość pH roztworu buforowego jest funkcja stężeń jego składników oraz stałej dysocjacji
słabego kwasu lub słabej zasady wchodzącej w jego skład. Zależności te można wyrazić
uproszczonym równaniem Hendersona­Hasselbacha pozwalającym na obliczanie pH
roztworu buforowego. Zakładamy, że stężenie anionów jest praktycznie równe stężeniu soli
cs, a stężenie niezdysocjowanego kwasu – całkowitemu stężeniu tego kwasu ca.
Z równania wynika, że rozcieńczanie buforu nie powinno zmieniać jego pH, gdyż stosunek
stężeń cs /ca nie ulega wtedy zmianie. Jest to słuszne w przybliżeniu ze względu na zmiany
współczynników aktywności, wzrost stopnia dysocjacji kwasu i stopnia hydrolizy soli wraz z
rozcieńczaniem. Wprowadzanie mocnego kwasu (zasady) do buforu powoduje wzrost ca i
równoczesne zmniejszenie cs. Gdy stężenia cs i ca są wysokie, a ich stosunek bliski jedności,
niewielki dodatek mocnego kwasu lub zasady powoduje jedynie nieznaczne zmiany pH.
Buforujące właściwości roztworów charakteryzuje wielkość zwana pojemnością buforową β.
Definiuje sie ja jako ilość mocnego kwasu lub zasady potrzebnej do zmiany wartości pH 1
dm3 roztworu o jedność:
β 
Δc kw
Δc
 zas
ΔpH
ΔpH
Pojemność buforowa β = 0.1 gdy dodanie 0.1 mola mocnego kwasu lub zasady do 1dm3
roztworu buforowego spowoduje zmianę pH o 0.1 jednostki. Maksymalna pojemność
buforowa uzyska sie dla buforów sporządzonych z równoważnych ilości słabego kwasu
(zasady) i jego soli. Pojemność buforowa jest tym większa im większe jest całkowite stężenie
słabego kwasu (zasady).
Odczynniki:
 Roztwór główny HCl o znanym stężeniu C0 (oznaczony w ćw VI)
 Mianowany roztwór HCl (przygotowany z roztworu głównego)
 Mianowany roztwór NaOH o stężeniu 0.1M
 pH­metr
Octan sodu 0.2M
Kwas octowy 0.2M


Tabela 1. Bufor octanowy (pH = 3.6–5.6).
Roztwory: 0.2 M CH3COOH, 0.2 M CH3COONa.
Lp Kwas octowy [ml]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
18.5
17.6
16.4
14.7
12.6
10.2
8.0
5.9
4.2
2.9
1.9
Octan sodu [ml]
pH
obliczone
pH
zmierzone
1.5
2.4
3.6
5.3
7.4
9.8
12.0
14.1
15.8
17.1
18.1
Wykonanie:
Sporządzić 40 ml buforu octanowego wskazanego przez prowadzącego ćwiczenia.
Znając stężenia poszczególnych składników użytych do sporządzenia buforu, należy obliczyć
oczekiwaną teoretyczną wartość pH sporządzanego buforu. KCH3COOH=1,86*10-5
Zmieszać odpowiednie objętości 0,2 M roztworu kwasu octowego CH3COOH z 0,2
M roztworem octanu sodowego CH3COONa, zgodnie z danymi zawartymi w tabeli. Przygo­
tować pehametr do pomiaru. Elektrodę przemyć wodą destylowaną, osuszyć bibułą. Zmierzyć
pH sporządzonego buforu na pehametrze.
Sporządzony roztwór buforu octanowego zachować do następnego ćwiczenia.
Zadanie 1
Wpływ rozcieńczania na pH roztworu buforowego
Odmierzyć do zleweki 20 ml sporządzonego buforu octanowego i rozcieńczyć
dwukrotnie wodą destylowaną do 40 ml.
Zmierzyć pH rozcieńczonych buforów i porównać z wartością pH przed
rozcieńczeniem oraz z wynikami obliczonymi teoretycznie. Rozcieńczony bufor zachować do
następnego zadania następnego.
Zadanie 2
Pojemność buforowa β
Rozcieńczony bufor octanowy podzielić na dwie części po 20 ml. Pierwszą część
bufora zmiareczkować za pomocą zmianowanego roztworu HCl (roztwór A), dodając w
porcjach po 0.5 cm3. Po dodaniu każdej porcji wymieszać i odczytać wartość pH na pH­
metrze. Miareczkowanie prowadzić do zmiany pH o 2 jednostki. Po zakończeniu
zmiareczkować drugą część buforu za pomocą 0.1NaOH dodając w porcjach po 0.5cm3. Po
dodaniu każdej porcji wymieszać i odczytać wartość pH na pH­metrze.
Obliczyć pojemność buforową roztworu wobec mocnego kwasu i mocnej zasady po
dodaniu 1 cm3 i 5 cm3 titrantu, narysować wykresy zależności pH od objętości titrantu.