Лаб № 9 Определение pH растворов

Министерство образования и науки Российской Федерации

Владимирский государственный университет

Кафедра химии

Отчет по лабораторной работе

«Определение pH растворов»

Работу выполнил:

Студент группы С-211

Антропов А.С.

Работу принял: Федоров Н.В.

Владимир 2011г.

Краткая теория к работе:

Как известно, вода является слабым электролитом, диссоциирующим по уравнению: H₂O H⁺+OH^-

Для воды, а также для водных растворов любых электролитов произведе­ние активных равновесных концентраций водородных и гидроксильных ионов - величина постоянная при данной температуре. Она называется ионным произведением воды и при 22°С составляет K_w=1,010^-14. Сле­довательно, для чистой воды можно записать:

[H⁺]=[OH^-]=1,010^-7 моль/л.

Прибавление к воде кислоты или щелочи смещает ионное равновесие во­ды. Концентрации ионов Н⁺ или OH^- изменяются. Однако произведение концентраций [Н⁺][ОH^-] остается постоянным и равным ионному произве­дению воды. Это дает возможность, зная концентрацию одного иона, вы­числить концентрацию другого:

Более удобно характеризовать кислотность и щелочность среды вели­чинами, являющимися десятичными логарифмами концентраций ионов Н⁺ и ОН^-, взятыми с обратными знаками. Эти величины называются во­дородным (рН) и гидроксильным (рОН) показателями.

pH=-lg[H⁺]; pOH=-lg[OH^-]

В нейтральной среде: [Н⁺] = 110^-7 моль/л; рН = 7.

В кислой среде: [Н⁺] > 110^-7 моль/л; рН < 7.

В щелочной среде: [Н⁺] < 110^-7 моль/л; рН>7.

Для определения кислотности или щёлочности среды используют инди­каторы - вещества, которые меняют свою окраску в зависимости от рН среды. Это изменение происходит в определенном интервале рН, например, у метило­вого оранжевого (или кратко - метилоранжа) окраска от желтой до красной изменяется в интервале рН 4,4 - 3,1. При помощи индикаторов возможно оп­ределение рН раствора. Например, если в испытуемом растворе индикатор ме­тилоранж желтеет, а лакмус краснеет, то рН раствора лежит между 4,4 - 5,0.

Для характеристики поведения слабых электролитов в растворах ис­пользуют понятие константы диссоциации слабого электролита, кото­рая, по своему смыслу, является константой равновесия процесса распада молекул этого электролита на ионы. Для слабых кислот она носит название константы кислотности (К_a а для слабых оснований - константы ос­новности (К_b).

Например, для процесса диссоциации уксусной кислоты СН₃СООН CH₃COO^‑ + H⁺ выражение константы кислотности примет вид:

Поскольку все слабые электролиты диссоциируют частично и обрати­мо, существует ещё одна характеристика глубины протекания этого про­цесса, она носит название степени диссоциации () и показывает отноше­ние числа молекул, подвергшихся распаду на ионы N_i, к общему количест­ву молекул N_общ, введённых в раствор:

Степень диссоциации и константа диссоциации слабого электролита связаны между собой уравнением разведения Оствальда:

где с - молярная концентрация слабого электролита.

При малых значениях концентрации вещества и очень низкой степени диссоциации (т. е. с 0 и α 0) уравнение разведения Оствальда можно упростить до вида

Экспериментальная часть:

Приборы и реактивы: иономер (рН-метр); компаратор; колбы мерные на 50 мл - 2 шт.; стаканчики химические по 50 мл - 2 шт.; пипетки мерные на 5 мл; пробирки. Растворы: уксусная кислота 1 М; гидроксид натрия 0,05 М. Лакмус; метилоранж; фенолфталеин; универсальный индикатор.

Выполнение работы:

Опыт 1: Окраска индикаторов в различных средах

Индикатор	Среда
	кислая	нейтральная	щелочная
Лакмус	красная	фиолетовая	синяя
Фенолфталеин	бесцветная	бесцветная	малиновая
Метилоранж	розовая	оранжевая	желтая

Опыт 2: Определение pH раствора уксусной кислоты

Вычисляю активную концентрацию ионов OH^- в растворе по формуле:

[OH^-] = 0,9 0.005 = 0.0045 моль/л.

Экспериментальное значение pH равно: pHэкс = 11,21. Экспериментальное значение оказалось больше, чем теоретическое.

pH = -lg[H⁺];

pH = -lg|2.2 10^-12| = 11,65

= 0,04

Опыт 3: Определение pH раствора

;

;

[H⁺] = α C_m b

[H⁺] = 0.0136 0.1 1 = 0.00136 моль/л.

pH = -lg|0.00136| = 2.82

= 0,106

Экспериментальное значение pH: pH_экс = 3.12. Экспериментально значение pH оказалось больше, чем теоретическое. Это может быть обусловлено факторами погрешности визуальной неточностью и погрешностью приборов, использовавшихся в ходе выполнения работы.