Tomasz Seliwiorstow
Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności
Kierunek: biotechnologia
Grupa B2
Ćwiczenie nr 53
Tytuł ćwiczenia : Miareczkowanie pehametryczne
Data wykonania ćwiczenia....................
Data oddania sprawozdania..................
Data zwrotu sprawozdania....................
Data ponownego oddania sprawozdania..............
Wstęp:
Miareczkowanie pehametryczne polega na pomiarze pH miareczkowanego roztworu po dodaniu kolejnych porcji titranta (odczynnika miareczkującego). pH jest to ujemny logarytm z aktywności jonów wodorowych, aH+: pH = - log aH,
Wykres zależności pH roztworu miareczkowanego od ilości dodanego titranta nosi nazwę krzywej miareczkowania pehametrycznego.
Miareczkowanie mocnego kwasu mocna zasadą, np. kwasu solnego ługiem sodowym:
HCI(aq) + NaOH(aq) = NaCI (aq) + H2O(c)
Początkowo zmiany pH roztworu miareczkowanego są. małe. W miarę dodawania roztworu ługu stopniowo ubywa jonów wodorowych, H*, które są zastępowane jonami Na*. W pobliżu punktu stechiometrycznego następuje gwałtowna zmiana pH. W tym punkcie stężenie jonów wodorowych jest takie jak w czystej wodzie, a odpowiadające temu stężeniu pH = 7. Po przekroczeniu punktu równoważnikowego dodatek zasady prowadzi do dalszego wzrostu pH roztworu, ze względu na przyrost stężenia jonów OH".
Miareczkowanie słabego kwasu mocna zasadą
W czasie miareczkowania słabego kwasu, np. kwasu octowego mocną zasadą, np. NaOH stężenie jonów H+ w roztworze zależy od stopnia dysocjacji tego kwasu. Dodanie titranta przeprowadza część kwasu w sól (czyli według teorii Bronsteda sprzężoną z nim zasadę) zgodnie z reakcją:
CH3COOH(aq) + OH-(aq) = CH3COO-(aq) + H20
W każdym punkcie miareczkowania ustala się stan równowagi opisanej stałą równowagi Ka:
Jeśli pominiemy niewielki ubytek stężenia CH3COOH spowodowany jego dysocjacją oraz założymy, że aktywność niezdysocjowanego kwasu, aCH3COOH, jest równa jego stężeniu w roztworze, [kwas], a ponadto, że współczynnik aktywności jonów octanowych w roztworze jest zbliżony do 1, to możemy napisać, że aktywność, aCH3COO, jest w przybliżeniu równa stężeniu jonów octanowych w roztworze, [sól]. Stąd mamy:
Logarytmując ostatnie równanie i zmieniając znak po obu stronach dochodzimy do równania Hendersona-Haselbacha
W połowie drogi miareczkowania, gdy zobojętniona jest połowa wyjściowej ilości kwasu, stężenia kwasu i zasady są sobie równe, wtedy pH ≈ pKa. W punkcie równoważnikowym ilość dodanej zasady odpowiada wyjściowej ilości kwasu. W punkcie tym roztwór ma odczyn zasadowy. Dodanie następnych porcji zasady powoduje dalszy wzrost pH roztworu badanego. Położenie punktu równoważnikowego wyznacza się określając punkt przegięcia na krzywej miareczkowania, w którym przyrost pH jest najszybszy. Dokładniej punkt ten można wyznaczyć rysując krzywą pochodną
której maksimum określa równowagową objętość dodanego ługu, (VNaOH)równ-
Zasada pomiaru pH. Do pomiarów pH wykorzystuje się ogniwo zbudowane z elektrody pomiarowej, którą jest elektroda szklana i elektrody odniesienia, którą jest elektroda kalomelową. Elektrody zanurzone są w roztworze badanym o nieznanym stężeniu jonów wodorowych. Potencjał elektrody szklanej wyrażony wzorem:
jest liniową funkcją aktywności jonów wodorowych, a potencjał elektrody odniesienia jest stały, niezależny od pH roztworu. Siła elektromotoryczna takiego ogniwa wynosi:
ponieważ w temperaturze 25°C iloraz 2,3 = 0,059, jeśli przyjmiemy ponadto, że: ; to:
Zgodnie z powyższym równaniem E jest liniową funkcją pH. Zmiana pH o jednostkę wywoła zmianę SEM tego ogniwa o 0,059 V. Przyrządy używane do pomiarów pH nazywane pehametrami są bezpośrednio wyskałowane w jednostkach pH. Ze względu na to, że parametr A we wzorze na potencjał elektrody szklanej zależy od jej budowy, a także zmienia się w czasie, konieczne jest kalibrowanie pehametru przy pomocy roztworów-buforowych, do tego celu może być stosowany np. 0,05 M kwaśny ftalan potasu, który w temp. 25°C ma pH = 4,00.
Tabela wyników
Mocny kwas
VNaOH [ml]
pH
0
1,86
0,5
1,87
1
1,92
1,5
1,95
2
2,00
2,5
2,08
3
2,16
3,5
2,28
4
2,45
4,5
2,63
4,7
3,38
4,9
3,42
5,0
3,46
5,2
6,67
5,3
8,79
5,4
9,86
5,5
10,26
5,6
10,50
5,7
10,70
5,8
10,88
5,9
10,96
6,0
11,13
6,1
11,20
6,3
11,25
6,5
11,39
6,7
11,41
...
liliw