Расчеты рН буферного раствора.

Тип буферного раствора	[H+] или [OH-]	рН
Слабая кислота и ее соль		рН = рКкисл - lg
Слабое основание и его соль		рН = 14- рКоснов + lg

Потенциометр. Для измерения электродного потенциала используют гальванический элемент, это система, состоящая из 2 электродов.

Один из них, электрод сравнения, должен быть не чувствительным к ионам раствора, потенциал его постоянный, заранее известен и не зависит от состава раствора.

Пример: каломельный и насыщенный серебряный электрод.

Второй электрод гальванического элемента называется индикаторным электродом. Потенциал его, зависящий от концентрации определяемого иона, измеряется относительно электрода сравнения.

Пример: стеклянный электрод.

Стеклянный электрод представляет собой тонкостенный шарик(1) из стекла специального состава, припаянный к стеклянной трубке. Внутрь шарика наливают 0,1М раствор соляной кислоты(2) и погружают в него хлорсеребряный электрод (3) – электрод сравнения.

Чувствительным к ионам водорода является только тонкостенный шарик, представляющий собой стеклянную мембрану. При погружении стеклянного электрода в раствор на внутренней и внешней поверхности мембраны происходит обмен ионами между раствором и стеклом:

R(Na⁺, Li⁺) + H⁺ = R (H⁺) + (Na⁺, Li⁺)

^{СТЕКЛО РАСТВОР СТЕКЛО РАСТВОР}

На границе стекло – раствор концентрация обменивающихся ионов разная и за счет этого возникает разность потенциалов.

Тогда уравнение Нернста примет вид:

E = E⁰ + ln а _Н⁺

или

E = E⁰ + рН

Хлорсеребряный электрод представляет собой серебряную проволоку (1), покрытую слоем хлорида серебра (2) и опущенную в насыщенный раствор хлорида калия (3), находящийся в сосуде с микрощелью (4) для контакта с исследуемым раствором.

В потенциометрии для определения рН оба описанных электрода опускают в один и тот же исследуемый раствор. ЭДС образовавшегося гальванического элемента измеряют с помощью высокоомного вольтметра, шкала которого проградуирована в милливольтах и единицах рН.

Калибровка стеклянного электрода осуществляется по буферным растворам с рН 4,01 (0,05М раствора бифталата калия) и с рН 9,18 (0,01М раствора тетрабората натрия). Буферные растворы готовятся из фиксаналов.

2. Экспериментальная часть.

Приготовление буферного раствора.

Приготовляют в трех пронумерованных колбах а, б и в по 30 мл ацетатных буферных растворов следующего состава:

1 Вариант

а) 24 мл 0,2 н. раствора СН₃СООН + 6 мл 0,2 н. раствора CH₃COONa;

2 Вариант

б) 6 мл 0,2 н. раствора СН₃СООН + 24 мл 0,2 н. раствора СНзСООNа;

3 Вариант

в) 15 мл 0,2 н. раствора СН₃СООН + 15 мл 0,2 н. раствора CH₃COONa.

Содержимое колб перемешивают встряхиванием.

Рассчитывают рН буферов по уравнению (3 или 4). Например:

C_H+ = K_K; K _CH3COOH = 1.8∙10^-5.

Подставляют в это уравнение соответствующие данные:

C_H+ = 1.8∙10^-5=7.2∙10^-5моль/л

pH = –lg C_H+ = – lg K_K – lg = pK_K - lg

Аналогичным образом рассчитывают рН буферов б и в. Измерить рН буферных растворов на рН-метре и сопоставить полученные данные с расчетными. Результаты измерений внести в таблицу 3.

Таблица 3.

Свойства раствора.

№ п/п	Состав	V, мл	С, моль/л	Значение рН
				Исходных растворов		После добавления
				выч.	опыт.	NаOH	HCl	H2O
1.	Буферная система СН3СООН СН3СООNa
2.	Дистиллированная вода	20

Подщелачивание раствора.

К 10 мл ацетатного раствора добавить 10 мл воды и 3 капли 0,1 н раствора гидроксида натрия, перемешать и определить рН. Результат записать в таблицу 3.

Подкисление раствора.

К 10 мл ацетатного раствора добавить 10 мл воды и 3 капли 0,1н раствора соляной кислоты, перемешать, определить рН и записать значение рН.

Разбавление водой.

К 10 мл ацетатного раствора добавить 30 мл дистиллированной воды. Определить рН.

Сравнительный опыт.

Определить рН чистой дистиллированной воды. Объяснить, почему полученное значение всегда меньше теоретического.

К 20 мл воды добавить 3 капли 0,1н раствора гидроксида натрия, определить рН.

К 20 мл воды добавить 3 капли 0,1н раствора соляной кислоты, определить рН.

Результаты определений записать в таблицу 3.

Сравнить изменения рН при подкислении, подщелачивании и разбавлении для ацетатной буферной системы и дистиллированной воды.

Сформулировать вывод и объяснить механизм буферного действия системы при подщелачивании, ответ подтвердить соответствующими уравнениями реакции в молекулярном и ионном виде.