Лабораторная работа 5. «Определение количественного состава раствора с помощью датчика рН»

Общая информация

Для определения количественного состава растворов в качестве одного из методов химического анализа применяется метод титрования. Сущность метода заключается в следующем: к раствору, приготовленному из навески анализируемого вещества (или к точно отмеренному объему исследуемого раствора), постепенно приливают раствор точно известной концентрации до тех пор, пока взаимодействующие вещества не прореагируют полностью. Тогда на основании точного измерения объема реактива вычисляют содержание определяемой составной части в анализируемом образце. Момент окончания реакции устанавливается с помощью индикаторов либо инструментальными методами.

Процесс постепенного добавления одного раствора к другому с целью определения концентрации одного из них называется титрованием. В случае применения реакции взаимодействия ионов Н⁺ и ОН^- метод титрования носит название метода нейтрализации. Этот метод отличается большей трудностью определения точки эквивалентности, по сравнению с другими методами объемного анализа. В связи с этим целесообразно применение цифровой лаборатории по химии «Архимед» для проведения аналитических работ.

Буферные растворы с определенной концентрацией водородных ионов, содержащие сопряженную кислотно-основную пару, обеспечивающую устойчивость величины их водородного показателя при незначительных изменениях концентрации либо при добавлении небольшого количества кислоты или щелочи.

Кислотно-основная пара буферного раствора представляет собой слабую кислоту и ее соль, образованную сильным основанием (например, уксусная кислота СН₃СООН и ацетат натрия CH₃COONa) или слабое основание и его соль, образованную сильной кислотой (например, гидроокись аммония NH₄OH и хлористый аммоний NH₄Cl). При разведении раствора или добавлении к нему некоторого количества кислоты или щелочи кислотно-основная пара способна соответственно быть донором либо акцептором водородных ионов, поддерживая т.о. величину водородного показателя на относительно постоянном уровне.

Буферные растворы сохраняют устойчивость буферных свойств в определенном интервале значений рН, то есть обладают определенной буферной емкостью. За единицу буферной емкости условно принимают емкость такого буферного раствора, для изменения рН которого на единицу требуется добавить 1 моль сильной кислоты или сильной щелочи на 1 л раствора. Буферная емкость находится в прямой зависимости от концентрации буферного раствора: чем концентрированнее раствор, тем больше его буферная емкость; разведение буферного раствора сильно уменьшает буферную емкость и лишь незначительно изменяет рН.

Задание 1. Исследование свойств буферных растворов Исследование буферной емкости аммонийного буфера

Оборудование

• Датчик рН

• Электрод для измерения рН

• Соединительный провод для датчика

• Датчик температуры для термокомпенсации

• Nova

• Магнитная мешалка

• Бюретка на 25 мл для титрования

• Воронка

• Химический стакан на 100 мл, 3 шт.

• NH₄OH 0,5 М раствор 100 мл

• NH₄Cl 0,5 М раствор 100 мл

Настройка параметров измерения

• частота измерений – каждую секунду

• число замеров - 5000

Порядок проведения эксперимента

1. Заправьте бюретку раствором НСl известной концентрации

2. В стакан для титрования внесите 50 мл аммонийного буфера

3. Поставьте стакан для титрования на магнитную мешалку

4. Опустите в стакан с раствором аммонийного буфера стеклянный электрод, подсоединенный к датчику рН.

5. Поместите в стакан с раствором аммонийного буфера датчик температуры для температурной компенсации.

6. Включите магнитную мешалку.

7. Начинайте регистрацию данных. Для этого нажмите кнопку Пуск на панели инструментов MultiLab. Показания датчиков будут отображаться на экране в виде графика.

8. Прибавляйте к раствору аммонийного буфера соляную кислоту из бюретки. Отслеживайте изменение значения рН на мониторе Nova.

9. Зафиксируйте объем соляной кислоты, соответствующий изменению значения рН на единицу.

10. Остановите регистрацию, нажав кнопку Стоп на панели инструментов MultiLab.

11. Сохраните данные опыта.

12. Сделайте вывод о буферной емкости исследуемого раствора (аммонийного буфера).