Imię i nazwisko
Grupa
Ćwiczenie 8
Temat: Mieszaniny buforowe
Stężenie jonów hydroniowych wywiera wpływ na stan równowagi chemicznej w roztworach wodnych, jak również na przebieg reakcji chemicznych. W celu wytworzenia i utrzymania właściwego stężenia jonów hydroniowych w roztworze stosujemy mieszaniny buforowe: są to mieszaniny słabych zasad lub kwasów z ich solami np. CH3COOH i CH3COONa lub NH4OH i NH4Cl oraz mieszaniny soli słabych kwasów wieloprotonowych o różnych stopniach neutralizacji np. NaH2PO4 i Na2HPO4 lub Na2HPO4 i Na3PO4 .
Mieszaniny buforowe mają określone pH, którego wartość zmienia się nieznacznie po wprowadzeniu do roztworu pewnego nadmiaru jonów H3O+ lub OH-. Inaczej mówiąc, mieszaniny te wykazują „działanie buforujące", tzn. uniemożliwiają gwałtowną zmianę pH roztworu. Podobnie rozcieńczanie czy zwiększanie stężenia roztworów buforowych nie ma wpływu na wartość ich pH. Dla buforu o charakterze kwaśnym np. CH3COONa + CH3COOH, stężenie jonów hydroniowych [H3O+] oblicza się ze wzoru
gdzie:
Kk - stała dysocjacji i słabego kwasu,
Ck - stężenie kwasu,
Cs - stężenie soli.
Mechanizm działania roztworu buforującego jest taki: po dodaniu do mieszaniny buforowej kwasu anion soli zawartej w buforze tworzy z jonem H3O+ słabo zdysocjowany kwas, natomiast po dodaniu zasady jon hydroniowy kwasu zawartego w mieszaninie tworzy z jonem OH' słabo zdysocjowane cząsteczki wody. Wskutek powstania słabo zdysocjowanych cząstek kwasu i wody, pH roztworu zmienia się nieznacznie.
W przypadku buforu zasadowego np. NH4OH i NH4Cl, do obliczenia stężenia jonów hydroniowych [H3O+] stosuje się równanie
Cs - stężenie soli,
Cz - stężenie zasady,
Kz - stalą dysocjacji słabej zasady danego buforu.
II. Część doświadczalna
Przebieg doświadczenia:
Sporządzamy roztwory 0,1 M i 0,2 M w następujących proporcjach
Roztwór 1 chlorek amonu/wodorotlenek amonowy – 1/16
Roztwór 2 chlorek amonu/wodorotlenek amonowy – 1/4
Roztwór 3 chlorek amonu/wodorotlenek amonowy – 1/1
Roztwór 4 chlorek amonu/wodorotlenek amonowy – 4/1
Roztwór 5 chlorek amonu/wodorotlenek amonowy – 16/1
A następnie odczytujemy za pomocą papierka lakmusowego pH
Opracowanie wyników:
Związek chemiczny
Stosunek objętościowy roztworów
0,1 mol/dm3 chlorek amonowy
1
4
16
0,1 mol/dm3 wodorotlenek amonowy
Wartość pH
10,0
9,7
9,4
8,8
8,2
0,2 mol/dm3 chlorek amonowy
0,2 mol/dm3 wodorotlenek amonowy
7,0
7,3
7,4
7,6
7,9
Stosując roztwory 0,1 M, sporządzamy mieszaniny buforowe mieszając je w następujących proporcjach:
Roztwór 1 wodoroortofosforan(V) sodowy/dwu wodoroortofosforan(V) sodowy – 1/16
Roztwór 2 wodoroortofosforan(V) sodowy/dwu wodoroortofosforan(V) sodowy – 1/4
Roztwór 3 wodoroortofosforan(V) sodowy/dwu wodoroortofosforan(V) sodowy – 1/1
Roztwór 4 wodoroortofosforan(V) sodowy/dwu wodoroortofosforan(V) sodowy – 4/1
Roztwór 5 wodoroortofosforan(V) sodowy/dwu wodoroortofosforan(V) sodowy – 16/1
A następnie dodajemy dwuchromian(VI) potasu – barwa żółta
Roztwór 1 kwas octowy/octan sodowy – 1/16
Roztwór 2 kwas octowy/octan sodowy – 1/4
Roztwór 3 kwas octowy/octan sodowy – 1/1
Roztwór 4 kwas octowy/octan sodowy – 4/1
Roztwór 5 kwas octowy/octan sodowy – 16/1
...
jangan