roztwory buforowe ćw5.doc

Grupa VIII                                                                                                                              26.10.2009 r.

SPRAWOZDANIE

Ćwiczenie nr 5

ROZTWORY BUFOROWE

ROZTWORY BUFOROWE- roztwory, których wartość pH po dodaniu niewielkich ilości mocnych kwasów albo zasad, jak i po rozcieńczeniu wodą prawie się nie zmienia. Roztwory buforowe tworzą: roztwory słabych kwasów oraz ich soli z mocną zasadą; roztwory słabych zasad i ich soli z mocnym kwasem; roztwory wodorosoli np. NaHCO3 , NaH2PO4 lub Na2HPO4 . 

PRZYKŁADY ROZTWORÓW BUFOROWYCH:

● bufor mrówczanowy: HCOOH, HCOONa

● bufor octanowy: CH3COOH, CH3COONa

● bufor amonowy: NH3 ∙ H2O, NH4Cl

● bufor fosforanowy: KH2PO4, K2HPO4

● bufor boranowy: H3BO3, Na2B4O7

ZASADA DZIAŁANIA ROZTWORÓW BUFOROWYCH (na przykładzie układu słabego kwasu i komplementarnej do niego soli):

W tym przypadku głównym źródłem silnej zasady (A-) nie jest słabo dysocjujący kwas, lecz mocno zdysocjowana sól (XA):

XA ↔ X+(aq) + A-(aq)   (1)

Niezależnie od wyjściowych składników bufora, po ich rozpuszczeniu w wodzie i częściowej dysocjacji tworzy się równowaga słabego kwasu (HA) i sprzężonej z nim mocnej zasady (A-):

HA(aq) + H2O ↔ H3O+(aq) + A-(aq)   (2)

która jest odpowiedzialna za odporność buforu na zmiany pH.

Ze względu na dużą ilość jonów A- dostarczanych w reakcji (1) przez sól, równowaga opisana równaniem (2) jest bardzo silnie przesunięta w stronę kwasu (HA). Można powiedzieć, że w tego rodzaju buforze niemal cała ilość jonów A- pochodzi z soli, zaś słaby kwas (HA) pozostaje w roztworze w formie prawie nie zdysocjowanej. Zadaniem soli jest więc blokowanie dysocjacji słabego kwasu.

W momencie dodania do roztworu buforowego silnej zasady, reaguje ona z jonami hydroniowymi (H3O+(aq)), które jednak są natychmiast regenerowane przez dysocjację kwasu (HA), którą uruchamia właśnie fakt znikania jonów hydroniowych w równowadze opisanej równaniem (2).

W momencie dodania silnego kwasu, silna zasada sprzężona (A-), która występuje cały czas w dużym stężeniu po prostu reaguje z tym kwasem i w rezultacie pH całego układu się nie zmienia.

POJEMNOŚĆ BUFOROWA (β)- wielkość charakteryzująca zdolność buforowania przez dany roztwór, czyli przeciwstawiania się zmianom pH po dodaniu do roztworu mocnego kwasu lub zasady.

ZASTOSOWANIE ROZTWORÓW BUFOROWYCH:

● produkcja barwników

● produkcja leków syntetycznych

● procesy fermentacyjne

● w poligrafii przy druku w technice offsetowej

● kontrolowanie pH gotowych produktów spożywczych, kosmetyków i leków

Doświadczenie 1

Porównanie wpływu rozcieńczenia na pH roztworu kwasu mrówkowego oraz buforu mrówczanowego.

·         Wykonałyśmy obliczenia, których celem było ustalenie ilości stałego mrówczanu sodowego, którego należy użyć do otrzymania 50 cm3 2 molowego roztworu HCOONa.

Cm= n/V => n= Cm* V

                     n= 0,05 dm3 * 2 mol/dm3

                          n= 0,1 mol

     n= m/M => m= n* M

                         m= 0,1 mol * 68 g/mol

                         m= 6,8 g

·         Sporządziłyśmy w kolbie miarowej o pojemności 50 dm3 2 molowy roztwór HCOONa.

·         Przygotowałyśmy 40 dm3 1M buforu mrówczanowego mieszając w małej suchej zlewce, 20 dm3 2 molowego HCOONa i 20 dm3 2 molowego HCOOH.

·         Następnie w kolbie miarowej o pojemności 50 cm3 sporządziłyśmy

0,1 M roztwór buforu mrówczanowego, rozcieńczając odpowiednio 5 cm3 1 M roztworu tego buforu.

·         W taki sam sposób przygotowałyśmy 0,01 M roztwór buforu mrówczanowego.

·         W drugiej części ćwiczenia przygotowałyśmy w kolbie miarowej o pojemności 50 cm3 1 molowy roztwór HCOOH rozcieńczając 25 cm3

2 molowego roztworu tego kwasu

·         W podobny sposób przygotowałyśmy 0,1 molowy roztwór kwasu mrówkowego, a następnie 0,01 molowy.

·         Za pomocą pH- metru zmierzyłyśmy pH otrzymanego roztworu buforowego i kwasu o różnych stężeniach.

Doświadczenie 2

Sporządzenie buforu octanowego.

·         Do pięciu suchych zlewek wlałyśmy roztwory 0,2M CH3COOH i 0,2M CH3COONa w proporcjach zgodnych z tabelką zamieszczoną poniżej.

                                        I                  II                 III               IV              V

·         Po zmieszaniu odpowiednich objętości kwasu i soli zmierzyłyśmy pH doświadczalne, otrzymanych roztworów za pomocą pH-metru....