ОПЫТ 1. Приготовление и определение рН буферного раствора

1. Рассчитайте объемы 0, 1 М растворов уксусной кислоты и ацетата натрия, необходимые для приготовления 60 мл буферного раствора с заданным значением рН. Расчетная формула:

, Vc = 60 – Vk, Сc = Сk

 

По таблице антилогарифмов найдите величину , а затем рассчитайте Vk и Vc. Результаты проверьте у преподавателя.

2. Приготовьте 60 мл буферного раствора. С помощью бюретки налейте в стакан рассчитанные объемы 0,1 М раствора уксусной кислоты и 0,1 М раствора ацетата натрия. Общий объем смеси составляет 60 мл. Содержимое стакана перемешайте стеклянной палочкой.

3. Определите рН приготовленной буферной системы на рН-метре. В чистый стакан налейте 30 мл приготовленного раствора и определите с помощью рН-метра значение рН буферной системы. Раствор вылейте обратно в стакан. ВНИМАНИЕ! Буферный раствор сохраните для опыта 2.

ВЫВОДЫ:

1. Результаты расчетов и измерений занесите в таблицу 8.

Таблица 8

рН буферной системы Данные расчета
задано рН по прибору ΔрН Vk, мл Vc, мл
             

 

2. Поясните причину отклонений рН от заданного значения.

ОПЫТ 2. Определение буферной емкости по кислоте и основанию

В один чистый стакан с помощью мерного цилиндра налейте 30 мл приготовленного буферного раствора и добавьте из бюретки 3 мл 0,1 М раствора соляной (азотной) кислоты. В другой стакан отмерьте тоже 30 мл буферного раствора и добавьте 3 мл 0,1 М раствора гидроксида натрия. Содержимое каждого стакана перемешайте и определите рН на рН-метре. Результаты занесите в таблицу 9. По полученным данным рассчитайте буферную емкость по кислоте и основанию. Результаты расчета занесите в таблицу 9. Формула расчета:

,

где: νэ – число моль эквивалентов кислоты или основания;

V - объем буферного раствора, л.

Таблица 9

№ пп рН буферной системы рН после до-бавления щелочи рН после до-бавления кислоты ΔрН νэ кислоты или щелочи   соотношение νс/νк В по кислоте или по основанию
1.     /////////////        
2.   /////////////          

ВЫВОДЫ:

1. Дайте подробный расчет буферной емкости по кислоте и основанию.

2. Какая буферная емкость больше (по кислоте или основанию) и почему?

3. Напишите уравнения реакций, отражающих механизм буферного действия.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Понятие буферных систем, их состав и классификация.

2. Расчет рН и рОН буферного раствора.

3. Механизм буферного действия систем.

4. Факторы, влияющие на величину рН буферного раствора.

5. Буферная емкость.

6. Факторы, влияющие на буферную емкость.

7. Буферные системы в организме человека и их соотношение в норме.

ОБРАЗЕЦ ОТВЕТА НА КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

ВОПРОС: Буферный раствор приготовлен из 200 мл раствора дигидрофосфата натрия СЭ = 0,05 моль экв/л и 100 мл раствора гидрофосфата натрия СЭ = 0,1 моль экв/л. Рассчитайте водородный показатель этой буферной системы. Сравните буферную емкость по кислоте и по основанию.

ОТВЕТ:1. Вычислим значение рН буферной системы:

, ν = С·V(л) ν = С·V

pH = 6,8

2. Сравним буферную емкость. Буферная емкость раствора зависит от соотношения компонентов (соли и кислоты). Известно, что, если νс = νк, то Вк = Восн. = Вmax. Ион Н2РО4- играет роль кислоты, ион НРО42- играет роль основания.

моль экв; νНРО42- = 0,01 моль экв

Т.к. νс = νк , то Вк = Восн.. У данного буферного раствора рН = 6,8, буферные емкости по основанию и кислоте одинаковы.

ВОПРОС: Рассчитайте буферную емкость по кислоте, если после добавления к 500 мл ацетатной буферной системе 5 мл 0,05 М раствора НС1 рН изменился на 0,5.

ОТВЕТ: , νэ = Сэ·V(л)

моль экв/л

Буферная емкость по кислоте составляет 10-3 моль экв/л.

ВОПРОС: Какой объем 0,1 М раствора аммиака и 0,1 М раствора хлорида аммония необходимо взять для приготовления 200 мл буферного раствора, рОН которого 5,76?

.

ОТВЕТ:1. Определим соотношение компонентов смеси:

NH3·H2O + NH4Cl – буферная система второго типа.

; ν = С∙V

 

 

2. Вычислим объем растворов соли и основания, необходимые для приготовления 200 мл буферной смеси:

Vc + Vосн. = 200 мл; Vосн. = 200-Vс; ;

Vc = 182 мл; Vосн. = 200-182 = 18 мл

Для приготовления 200 мл буферного раствора с рОН = 5,76 необходимо смешать 182 мл 0,1 М раствора хлорида аммония и 18 мл 0,1 М раствора аммиака.

ЛИТЕРАТУРА:

1. С. 108-119; 2. С. 155-160; 3. С. 90-100; 5. С. 77-81; 6. С. 197-207.