Выполнение работы

3.5.1. Калибровка стеклянного электрода и измерение рН раствора

Приготовить 3 – 4 буферных растворов, которые в дальнейшем будут рассматриваться как стандартные, с известными значениями рН. ЭДС цепи (с учётом знака), состоящей из индикаторного стеклянного и насыщенного хлорсеребряного электрода сравнения, необходимо измерять рН-метром в режиме милливольтметра, как описано выше, погружая электродную систему в стандартные растворы.

Построить калибровочный график и на основании его получить аналитическую зависимость Е данной электродной системы от рН, т.е. определить константы уравнения (3.35). Погружая электроды в растворы с неизвестными значениями рН, определить Е системы и по калибровочному графику найти рН растворов.

В отчёте привести калибровочный график и дать оценку погрешностей констант уравнения (3.35).

3.5.2. Построение буферной диаграммы и определение буферной ёмкости

Приготовить по 250 мл исходных растворов слабой кислоты (слабого основания) и ее (его) соли. В семи стаканчиках приготовить по 50 мл смесей этих растворов с различными соотношениями c_S/c_A или c_B/c_S , начало и конец диапазона которых различаются в 10 – 20 тысяч раз. Измерить рН смесей с точностью до 0,01. Измерить также рН смесей после добавления в каждую из них из бюретки по 0,5; 1,0; 1,5 мл раствора сильной кислоты или щёлочи (концентрацию задаёт преподаватель).

По начальным значениям рН построить буферную диаграмму. Построить зависимость рН от добавленных объёмов для каждой смеси и по наклону начальных участков полученных зависимостей определить буферную ёмкость  каждой смеси. Построить зависимость  от рН смеси.

Результаты измерений и расчётов представить в таблице, где рН_изм – значения рН, определённые путём измерения.

Состав смесей

или

Логарифм отношения концентраций

рНизм

рН из (3.33) или (3.34)



3.5.3. Потенциометрическое титрование слабого электролита

Приготовить 5 растворов по 100 мл слабой кислоты или слабого основания различной концентрации. Разбавляя раствор соответственно сильной щёлочи или кислоты с точно известной концентрацией, приготовить 100 мл рабочего раствора, концентрация которого в два раза больше максимальной концентрации приготовленного раствора слабого электролита. Полученным раствором сильного электролита заполнить бюретку на 50 мл.

В стакан объёмом 100 мл пипеткой отмерить 50 мл приготовленного раствора слабого электролита с максимальной концентрацией, установить стакан на столик магнитной мешалки, опустив в раствор активатор мешалки. Погрузить электроды рН-метра в раствор, включить мешалку и измерить исходное значение рН. Прилить 0,5 мл раствора из бюретки и измерить величину рН после установления ее постоянства. Затем снова добавить 1,0 мл раствора, измерить рН и т.д. Когда рН начнёт изменяться меньше, чем на 0,1, раствор из бюретки добавлять по 1 мл. Вблизи точки эквивалентности рН снова начнёт изменяться довольно быстро. При этом необходимо уменьшить добавляемые порции раствора вдвое. После достижения точки эквивалентности провести еще 3 – 4 измерения.

Аналогично титруются остальные растворы, однако порции добавляемого раствора следует уменьшить вдвое.

Построить кривые титрования. По величине объёма сильного электролита, необходимого для достижения точки эквивалентности, рассчитать точные концентрации слабых электролитов, значения которых использовать в дальнейших расчётах. Исходя из начальных величин рН растворов, определить константу диссоциации слабого электролита.

В средней части пологого участка каждой кривой титрования выбрать точку и по величине рН в этой точке и значению доли оттитрованного электролита вычислить константу диссоциации электролита. Для двух растворов с наибольшими концентрациями в 6 – 7 точках кривой титрования, равномерно расположенных на ней от начала до точки эквивалентности, провести касательные, по наклону которых вычислить значения буферной ёмкости . Построить и объяснить зависимость  от рН.