Учебно-исследовательская лабораторная работа Тема: Буферные системы. Буферные системы организма

Цели работы: овладеть практическими навыками расчета рН и объемов компонентов буферных растворов, научиться готовить буферные растворы с заданным значением рН, определить способность буферных растворов сохранять рН при добавлении кислот и щелочей, а также при разбавлении. Экспериментально сопоставить буферную емкость сыворотки крови по кислоте и по основанию.

Оборудование: бюретки; рН-метр, 2 колбы, пипетки Мора на 10 мл, градуированная пипетка на 10 мл.

Реактивы: 0,1М растворы СН₃СООН, СН₃СООNa, Na₂HPO₄, NaH₂PO₄; универсальный индикатор, 0,1 н. раствор NaOH, 0,1 н. раствор HCl.

Опыт № 1. Приготовление буферных растворов

с заданным значением рН

Порядок выполнения

Рассчитайте объемы растворов компонентов, необходимых для приготовления 10 мл буферного раствора с заданным преподавателем значением рН, используя табличные данные:

рK_а(CH₃COOH) = 4,76, рK_а(Н₂РО ) = 7,21.

Таблица

Буферный раствор	рН
Ацетатный	3,81	4,39	4,76	5,71
Фосфатный	6,25	7,02	7,21	8,15

Пример расчета:

Задание: Приготовить 10 мл ацетатного буферного раствора с рН = 4,58, используя децимолярные растворы СН₃СООН и СН₃СООNa.

Используя уравнение Гендерсона-Гассельбаха, рассчитаем объемы растворов компонентов.

рН = рK_а(СН₃СООН) +

Проведем необходимые математические преобразования:

рН = рK_а(СН₃СООН) + +

= рН – рK_а(СН₃СООН) –

= 4,58 – 4,76 – = –0,18;

= 10^–0,18 = 0,661.

Допустим, что V(CH₃COOH) = х мл, тогда V(CH₃COONa) = 10 – х. Подставив эти обозначения в полученное соотношение, определим «х».

= 0,661; 10 – х = 0,661х; 1,661х = 10, отсюда  х = 6.

Таким образом, V(CH₃COOH) = 6 мл, V(CH₃COONa) = 10 – 6 = 4 мл.

Отмерьте рассчитанные объемы с помощью бюретки в пробирки, хорошо перемешайте и измерьте рН полученного раствора с помощью универсальной индикаторной бумаги или рН-метра. Сравнив полученные результаты с заданным значением рН, оцените правильность выполнения своей работы, рассчитав абсолютную и относительную ошибки.

d_абс. = |рН_эксп. – рН_теор.| d_отн. = 100%

Внимание! Пробирки, содержащие ацетатный буферный раствор с рН, равным 3,81; 4,76 и 5,71, оставьте для следующих опытов

План оформления отчета:

1. Дата и название работы.

2. Цель работы.

3. Краткое описание проведения опыта.

4. Выводы: объясните механизм действия приготовленного Вами буферного раствора.

Опыт № 2. Проверка свойств буферных растворов

Опыт 2.1. Определение способности буферных растворов сохранять рН при добавлении щелочей

Порядок выполнения

10 мл ацетатного буферного раствора с рН = 3,81, приготовленного в предыдущем опыте, разделите с помощью градуированной пипетки на три равные части по 5 мл.

В пробирку № 1 добавьте 3 капли универсального индикатора, тщательно перемешайте.

В пробирку № 2 добавьте 3 капли универсального индикатора. Затем, тщательно перемешав, добавьте 3 капли 0,1 н. раствора NaOH.

В пробирку № 3 налейти 5 мл воды, добавьте 3 капли универсального индикатора. Затем, тщательно перемешав, добавьте 3 капли 0,1 н. раствора NaOH.

Сравните окраску в трех пробирках, оцените результат. Сделайте вывод о способности буферных растворов сохранять значения рН при добавлении щелочей. Напишите уравнения соответствующих реакций.