Экспериментальная часть. лабораторная работа 6.1
Лабораторная работа 6.1. Приготовление буферных смесей
Цель работы: приготовление серий буферных смесей (по заданию преподавателя) и определение их рН.
Реактивы: растворы CH3COOH и CH3COONa концентрации 0,1 моль/л.
Оборудование: рН-метр рН-340 или любой другой модификации, пробирки, колбы вместимостью 50 мл, бюретки вместимостью 25 мл, пипетки вместимостью 10 мл, стаканы вместимостью 50–100 мл, стеклянные палочки, фильтровальная бумага.
Методика работы
В девяти химических стаканах вместимостью 50 мл готовят ацетатные буферные растворы различного состава (согласно табл. 6.1).
Значение рН для каждой смеси определяют на приборе рН-340. Правила работы на приборе см. выше.
Вычисляют рН буферных растворов по уравнению Гендерсона–Гассельбаха
рН = рКкисл + 1g(CсолиVсоли) – 1g(CкислVкисл),
где рКкисл= –1gКкисл , Ккисл– константа диссоциации кислоты; Cсолии Cкисл – соответственно молярные концентрации эквивалентов соли и кислоты, моль/л; Vсоли и Vкисл – объем растворов соли и кислоты, мл. Значение константы диссоциации CH3COOH приведено в прил. 3.
Измеренные и вычисленные значения pH ацетатных буферных растворов заносят в табл. 6.1.
Таблица 6.1
Составы ацетатных буферных растворов и значение рН
| Пробирка | Состав буферной смеси, мл | Значение рH | ||
| CH3COOН концентрации 0,1 моль/л | CH3COONa концентрации 0,1 моль/л | измеренное | вычисленное | |
Затем строят графики, откладывая по оси ординат измеренное и вычисленное значения рН, а по оси абсцисс – объем раствора соли, мл.
Делают выводы о влиянии состава ацетатных буферных смесей на рН.
Лабораторная работа 6.2. Влияние разбавления
На рН буферного раствора
Цель работы: изучение влияния разбавления на рН буферного раствора колориметрическим и потенциометрическим методами.
Реактивы: буферная смесь (по заданию преподавателя), дистиллированная вода, раствор универсального индикатора.
Оборудование: прибор рН-метр-340, пробирки, колбы вместимостью 50 мл, бюретки вместимостью 25 мл, пипетки вместимостью 10 мл, стаканы вместимостью 50–100 мл, стеклянные палочки, фильтровальная бумага.
Методика работы
Для изучения влияния разбавления на pH буферного раствора колориметрическим методом в трех колбах готовят по 10 мл ацетатного буферного раствора заданного состава (по табл. 6.1).
Приготовленные смеси перемешивают встряхиванием. Раствор в первой колбе разбавляют дистиллированной водой в два раза (добавляя 10 мл дистиллированной воды), во второй – в пять раз (добавляя 40 мл дистиллированной воды), а раствор в третьей колбе не разбавляют (контрольный раствор). Переносят в три пробирки одинакового диаметра по 10 мл каждого раствора. Прибавляют к каждому раствору по 3 капли универсального индикатора. Отличается ли окраска растворов? Сделайте вывод о влиянии разбавления на рН буферных систем.
Для проведения исследований на рН-метре объем буферных растворов увеличивают до 30 мл.
Лабораторная работа 6.3. Влияние кислоты и щелочи
На рН буферного раствора
Цель работы: изучение влияния добавления кислот и щелочей на рН буферного раствора колориметрическим и потенциометрическим методами.
Реактивы: растворы буферных смесей, растворы соляной кислоты (НСl) и едкого натра (NaOH) концентрации 0,1моль/л; 1% раствор универсального индикатора, дистиллированная вода.
Оборудование: прибор рН-метр, пробирки, колбы вместимостью 50 мл, бюретки вместимостью 25 мл, пипетки вместимостью 10 мл, стаканы вместимостью 50–100 мл, стеклянные палочки, фильтровальная бумага.
Методика работы
В трех пробирках готовят по 10 мл буферного раствора (по заданию). Затем прибавляют по 5 капель в одну пробирку раствор HСl концентрации 0,1 моль/л, в другую – раствор NaOH концентрации 0,1 моль/л, в третью – дистиллированной воды и в каждую по 2 капли универсального индикатора. Отличается ли окраска растворов? Сделайте вывод о влиянии кислоты и щелочи на рН буферных систем.
Для проведения исследований на рН-метре объем буферных растворов увеличивают до 30 мл.
Лабораторная работа 6.4. Определение
Буферной емкости раствора
Цель работы: определение значения буферной емкости раствора по кислоте и основанию (по заданию преподавателя) потенциометрическим методами.
Реактивы: буферный раствор (по заданию преподавателя); растворы соляной кислоты и едкого натра концентрации 0,1моль/л, дистиллированная вода.
Оборудование: конические колбы вместимостью 50 мл, бюретки на 25 мл, пипетки вместимостью 10 мл, стаканы вместимостью 50 мл, фильтровальная бумага, рН-метр.
Методика работы
В двух конических колбах вместимостью 50 мл готовят буферные растворы (по заданию преподавателя) с заданным соотношением компонентов объемом 30 мл.
Затем проводят исследования зависимости рН буферного раствора от количества добавленной кислоты. Для этого в один из буферных растворов добавляют порциями по 0,05 мл раствор соляной кислоты концентрации 0,1 моль/л до тех пор, пока pH раствора не изменится на единицу. После добавления каждой порции раствора кислоты определяют pH на pH-метре.
Данные заносят в табл. 6.2.
Таблица 6.2
Результаты титрования и измерения рН
| Объем добавленной кислоты Vкисл, мл | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | ... | |
| рH |
Используя полученные данные, аналитически вычисляют значение буферной емкости по кислоте (Вкисл) по формуле
,
где Cкисл – молярная концентрация эквивалентов кислоты, моль/л; Vкисл – объем раствора кислоты, мл; Vб – объем буферного раствора, мл; рН0 - значения pH исходного раствора; рН1 – значение рН контрольного раствора.
Буферную емкость растворов определяют также графически по тангенсу угла наклона зависимости рН= f(Vкисл), где tg a = = DрН/Vкисл, а DрН = рН0 – рН1.
Аналогичные исследования проводят для нахождения значения буферной емкости по основанию (Восн). В заданный буферный раствор добавляют сильное основание (NaOH) концентрации 0,1 моль/л. После добавления каждой порции раствора основания определяют pH на pH-метре.
Полученные данные заносят в табл. 6.3.
Таблица 6.3
Результаты титрования и измерения рН
| Объем добавленного основания Vосн., мл | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | … | |
| рH |
Значение буферной емкости по основанию вычисляют аналитически и графически так же, как и для определения Вк, по аналогичной формуле:
.
где Cосн – молярная концентрация эквивалентов основания, моль/л; Vосн – объем раствора основания, мл; Vб – объем буферного раствора, мл; рН0 - значения pH исходного раствора; рН2 – значение рН контрольного раствора.
Вопросы для самостоятельной подготовки и контроля
1. Какие системы называются буферными? Их состав.
2. Буферные системы и механизм их действия.
3. Какие методы определения рН буферных смесей вы знаете? Приведите формулу расчета рН буферных систем.
4. От каких факторов и как зависит рН буферных растворов?
5. Что называется буферной емкостью? Как она рассчитывается и какие факторы оказывают влияние на ее значение?
6. Какие методы определения буферной емкости вы знаете?
7. Какие электроды применяются для определения рН?
8. Биологическое значение буферных систем.