SPRAWOZDANIE

Wyznaczanie pojemności buforowej roztworu buforowego (HA/A^- ; BOH/B⁺)

1. Wstęp teoretyczny

Roztwory buforowe to roztwory zawierające sprzężoną parę kwasu i zasady (słaby kwas i sól tego kwasu z mocną zasadą lub odwrotnie). Podczas dodawania mocnych kwasów i zasad do buforów, pH buforów ulega tylko niewielkim zmianom, odpowiadającym zmianom logarytmu stosunku stężeń obu form sprzężonej pary. Cały układ buforujący nie jest jednak skuteczny w nieskończoność. Każdy bufor posiada swoją pojemność, zwaną pojemnością buforową, którą definiuje się jako liczność [mol] mocnego kwasu lub mocnej zasady, która dodana do 1,00 dm³ roztworu buforowego powoduje zmianę jego pH o 1,00 jednostkę pH:

Gdzie n_HX i n_MOH są licznościami mocnego kwasu i mocnej zasady dodawanymi do roztworu buforowego, a znak “-” uwzględnia fakt, że dodanie mocnego kwasu do roztworu buforowego powoduje zmniejszenie wartości pH tego roztworu.

II. Część eksperymentalna

a). Odczynniki chemiczne:

- 0,20M chlorek amonu (NH₄Cl)

- 0,20M wodorotlenek amonu (NH₃H₂O)

- 0,25M kwas solny (HCl)

- 0,25M wodorotlenek sodu (NaOH)

b). Aparatura:

- pehametr

- elektroda zintegrowana

- 2 zlewki 50,00cm³

- pipeta miarowa 1,00cm³

c). Wykonanie

Do 2 zlewek o pojemności 50cm³ wlano 7cm³ 0,2M NH₄Cl oraz 13cm³ 0,2M NH₃H₂O w celu powstania roztworów buforowych. Następnie zmierzono pH w obu zlewkach za pomocą pehametru ze zintegrowaną elektrodą. Po czym do jednej ze zlewek zaczęto dodawać po 1cm³ 0,25M NaOH, robiąc przy tym pomiar pH po każdorazowym dodaniu takiej porcji, aż pH roztworu nie wzrosło o 2 jednostki. Tą samą czynność wykonano dla 0,25M HCl w 2 zlewce (w tym przypadku dodawano po 1cm³ HCl), aż pH roztworu spadło o 2 jednostki.

III. Wyniki i dyskusja

a). Przykładowe obliczenia dla NaOH

- Stężenie molowe NH₄Cl dla 20cm³

0,2mola - 1dm³

x mola - 0,007dm³

x = 0,0014mola (liczba moli soli w roztworze)

- Stężenie molowe NH₃H₂O

0,2mola - 1dm³

x mola - 0,013dm³

x = 0,0026mola(liczba moli słabej zasady w roztworze)

- pH roztworu

- Pojemność buforowa w stosunku do NaOH

b). Przykładowe obliczenia dla HCl

pH roztworu buforowego przy objętości roztworu 20cm³ będzie takie samo jak w przypadku z NaOH, ponieważ na tym etapie w roztworze tym nie dodano jeszcze żadnej objętości HCl do roztworu.pH zostalo obliczone w ten sam sposób co w podpunkcie a.

- Stężenie molowe NH₄Cl dla 20cm³

0,2mola - 1dm³

x mola - 0,007dm³

x = 0,0014mola (liczba moli soli w roztworze)

- Stężenie molowe NH₃H₂O

0,2mola - 1dm³

x mola - 0,013dm³

x = 0,0026mola(liczba moli słabej zasady w roztworze)

- Pojemność buforowa w stosunku do HCl

1). Wyniki dla NaOH

Pomiar	VNaOH [cm^3]	nNaOH [mmol]	Vr [cm^3]	Cb [mol/dm^3]	Cs [mol/dm^3]	pHobl	pHpom
0	0	0	20,0	0,130	0,070	9,51	9,85
1	1	0,25	21,0	0,136	0,0548	9,63	9,95
2	2	0,50	22,0	0,141	0,0409	9,78	10,07
3	3	0,75	23,0	0,146	0,0283	9,95	10,22
4	4	1,00	24,0	0,150	0,0167	10,19	10,42
5	5	1,25	25,0	0,154	0,0060	10,65	10,74
6	6	1,50	26,0	0,158	0	brak buforu	11,46
7	7	1,75	27,0	0,161	0	brak buforu	11,98

Odrzucamy dwa ostatnie punkty, odpowiadające ósmemu i dziewiątemu pomiarowi. Brak buforu - punktów tych nie uwzględnia się na wykresie. Nie można policzyć dla nich logarytmu, ponieważ nie zgadza się dziedzina.

2. Wyniki dla HCl

Pomiar	VHCl [cm^3]	nHCl [mmol]	Vr [cm^3]	Cb [mol/dm^3]	Cs [mol/dm^3]	pHobl	pHpom
0	0	0	20,0	0,130	0,0700	9,51	9,85
1	1	0,25	21,0	0,112	0,0786	9,39	9,75
2	2	0,50	22,0	0,095	0,0864	9,28	9,67
3	3	0,75	23,0	0,0804	0,0935	9,17	9,59
4	4	1,00	24,0	0,0666	0,100	9,06	9,50
5	5	1,25	25,0	0,0540	0,106	8,92	9,41
6	6	1,50	26,0	0,0423	0,112	8,80	9,32
7	7	1,75	27,0	0,0315	0,117	8,66	9,23
8	8	2,00	28,0	0,0214	0,121	8,47	9,13
9	9	2,25	29,0	0,0121	0,126	8,21	9,03
10	10	2,50	30,0	0,00333	0,130	7,64	8,90
11	11	2,75	31,0	0	0,134	brak buforu	8,74
12	12	3,00	32,0	0	0,138	brak buforu	8,53
13	13	3,25	33,0	0	0,141	brak buforu	8,18
14	14	3,50	34,0	0	0,144	brak buforu	7,84

Odrzucamy cztery ostatnie punkty, odpowiadające dwunastemu, trzynastemu, czternastemu oraz piętnastemu pomiarowi. Brak buforu - punktów tych nie uwzględnia się na wykresie. Nie można policzyć dla nich logarytmu, ponieważ nie zgadza się dziedzina.

---