ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ 2ο ΕΚΦΕ ΗΡΑΚΛΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ Παρασκευή και ιδιότητες ρυθμιστικών διαλυμάτων Επιμέλεια Νίκος Μαρκουλάκης Χημικός

Παρασκευή ρυθμιστικού διαλύματος CH3COOH – CH3COONα oρισμένου pH To pH ενός ρυθμιστικού διαλύματος υπολογίζεται από την εξίσωση των Henderson – Hasselbach: , καθορίζεται από την τιμή της pΚa και βρίσκεται στην περιοχή pH = pKa ± 1 Έστω ότι θέλουμε να παρασκευάσουμε 100 ml ρυθμιστικού διαλύματος με pH = 5,8 Mπορούμε να χρησιμοποιήσουμε σαν οξύ το CH3COOH γιατί έχει pKa = 4,8 Yπολογίζουμε το λόγο: Υπολογίζουμε τους όγκους των διαλυμάτων CH3COOH 2M (V) και CH3COONa 2M (100 – V) που απαιτούνται για την παρασκευή 100 ml ρυθμιστικού διαλύματος. Άρα θα αναμίξουμε 91 ml δτος CH3COONa 2M και 9 ml δτοςCH3COOH 2Μ

Παρασκευή ρυθμιστικού διαλύματος CH3COOH – CH3COONα 50 ml δ.CH3COOH 2M 25 ml δ.ΝαΟΗ 2M 25 ml Η2Ο Υπολογίζουμε τις συγκεντρώσεις των CH3COOH και CH3COOΝα: CH3COOH (aq) + NαOH (aq) CH3COONα (aq)+ H2O (l) 0,05 0,05 0,05 και βρίσκουμε ότι είναι ίσες (0,5 Μ) Αν θεωρήσουμε για το CH3COOH pKa = 4,74 το pH από τον τύπο των Henderson – Hasselbach: υπολογίζεται: 4,74 Μετράμε το pH με το pHμετρο και συγκρίνουμε την αντίστοιχη τιμή …..

Παρασκευή ρυθμιστικού διαλύματος ΝΗ3 – ΝΗ4Cl 50 ml δ.NH3 2M 25 ml δ.HCl 2M 25 ml Η2Ο Υπολογίζουμε τις συγκεντρώσεις των NH3 και NH4Cl: NH3 (aq) + HCl (aq) NH4Cl (aq) 0,05 0,05 0,05 και βρίσκουμε ότι είναι ίσες (0,5 Μ) Αν θεωρήσουμε για τη ΝΗ3 pKb = 4,74 το pH από τον τύπο των Henderson – Hasselbach: υπολογίζεται: 9,26 Μετράμε το pH με το pHμετρο και συγκρίνουμε την αντίστοιχη τιμή ……

Yπολογισμός της ρυθμιστικής ικανότητας Η ρυθμιστική ικανότητα ενός ρυθμιστικού ισούται με τον αριθμό των mol ισχυρού οξέος ή ισχυρής βάσης τα οποία προστιθέμενα σε 1 L του ρυθμιστικού διαλύματος μεταβάλλουν την τιμή pH του κατά μία μονάδα. Η ρυθμιστική ικανότητα δίνεται από τη σχέση: όπου: CHCl, VHCl : η συγκέντρωση και ο όγκος του διαλύματος του ισχυρού οξέος που προστίθενται στο ρυθμιστικό, Vρυθμ : ο όγκος του ρυθμιστικού διαλύματος και ΔpH : η διαφορά των πειραματικών τιμών pH κατ’ απόλυτη τιμή του ρυθμιστικού πριν και μετά την προσθήκη του ισχυρού οξέος ή της βάσης.

Ρυθμιστική ικανότητα δτος CH3COOH – CH3COONα με προσθήκη διαλτος ΗCl 25 ml ρυθμιστικού CH3COOH 0,5M CH3COONα 0,5M pH (θεωρητική τιμή) = 4,74 pH1 (πειραματική τιμή) = 4,67 Προσθήκη στο παραπάνω διάλυμα 1ml δ. HCl 2M 25 ml ρυθμιστικού + 1 ml δ.ΗCl 2M pH2 (πειραματική τιμή) = 4,55 Με βάση τις τιμές αυτές υπολογίζουμε: την ρυθμιστική ικανότητα του ρυθμιστικού Η ρυθμιστική ικανότητα βρέθηκε: 0,67

Ρυθμιστική ικανότητα δτος CH3COOH – CH3COONα με προσθήκη διαλτος ΝαΟΗ 25 ml ρυθμιστικού CH3COOH 0,5M CH3COONα 0,5M pH (θεωρητική τιμή) = 4,74 pH1 (πειραματική τιμή) = 4,67 Προσθήκη στο παραπάνω διάλυμα 1ml δ. ΝαΟΗ 2M 25 ml ρυθμιστικού + 1 ml δ.ΝαΟΗ 2M pH2 (πειραματική τιμή) = 4,80 Με βάση τις τιμές αυτές υπολογίζουμε: την ρυθμιστική ικανότητα του ρυθμιστικού Η ρυθμιστική ικανότητα βρέθηκε: 0,62

Ρυθμιστική ικανότητα δτος ΝΗ3 - ΝΗ4Cl με προσθήκη διαλτος ΗCl 25 ml ρυθμιστικού CH3COOH 0,5M CH3COONα 0,5M pH (θεωρητική τιμή) = 9,26 pH1 (πειραματική τιμή) = 9,45 Προσθήκη στο παραπάνω διάλυμα 1ml δ. HCl 2M 25 ml ρυθμιστικού + 1 ml δ.ΗCl 2M pH2 (πειραματική τιμή) = 9,34 Με βάση τις τιμές αυτές υπολογίζουμε: την ρυθμιστική ικανότητα του ρυθμιστικού Η ρυθμιστική ικανότητα βρέθηκε: 0,73

Ρυθμιστική ικανότητα δτος ΝΗ3 - ΝΗ4Cl με προσθήκη διαλτος NαOH 25 ml ρυθμιστικού CH3COOH 0,5M CH3COONα 0,5M pH (θεωρητική τιμή) = 9,26 pH1 (πειραματική τιμή) = 9,45 Προσθήκη στο παραπάνω διάλυμα 1ml δ. ΝαΟΗ 2M 25 ml ρυθμιστικού + 1 ml δ.ΗCl 2M p (πειραματική τιμή) = 9,57 Με βάση τις τιμές αυτές υπολογίζουμε: την ρυθμιστική ικανότητα του ρυθμιστικού Η ρυθμιστική ικανότητα βρέθηκε: 0,67

Ρυθμιστική ικανότητα του νερού βρύσης με προσθήκη διαλ/τος ΗCl Ρυθμιστική ικανότητα του θαλασσινού νερού με προσθήκη διαλ/τος ΗCl 25 ml H2O pH1 (πειραματική τιμή) = 7,80 + 1 ml δ.ΗCl 2M pH2 (πειραματική τιμή) = 0,98 25 ml H2O pH1 (πειραματική τιμή) = 8,26 + 1 ml δ.ΗCl 2M pH2 (πειραματική τιμή) = 4,29 Η ρυθμιστική ικανότητα βρέθηκε: 0,011 Η ρυθμιστική ικανότητα βρέθηκε: 0,021

λόγω των ανθρακικών, φωσφορικών και πυριτικών ιόντων που περιέχει. Ρυθμιστική ικανότητα του νερού βρύσης με προσθήκη διαλ/τος NαΟΗ Ρυθμιστική ικανότητα του θαλασσινού νερού με προσθήκη διαλ/τος ΝαΟΗ 25 ml H2O pH1 (πειραματική τιμή) = 7,80 + 1 ml δ.ΝαΟΗ 2M pH2 (πειραματική τιμή) = 12,37 25 ml H2O pH1 (πειραματική τιμή) = 8,26 + 1 ml δ.ΝαΟΗ 2M pH2 (πειραματική τιμή) = 10,43 Η ρυθμιστική ικανότητα βρέθηκε: 0,017 Η ρυθμιστική ικανότητα βρέθηκε: 0,036 Η ρυθμιστική ικανότητα του θαλασσινού νερού είναι μεγαλύτερη λόγω των ανθρακικών, φωσφορικών και πυριτικών ιόντων που περιέχει.

Αραίωση ρυθμιστικού διαλ. CH3COOH – CH3COONα 10 ml ρυθμιστικού CH3COOH 0,5M CH3COONα 0,5M pH1 (πειραματική τιμή) = 5,43 10 ml ρυθμιστικού CH3COOH 0,5M CH3COONα 0,5M + 40 ml νερού pH2 (πειραματική τιμή) = 5,56 10 ml δ.ΗCl 0,1M pH1 (πειραματική τιμή) = 1,1 10 ml HCl 0,1M + 40 ml H2O pH2(πειραματική τιμή) = 1,9

Συμπεριφορά του ρυθμιστικού διαλύματος με προσθήκη HCl και ΝαΟΗ χρησιμοποιώντας δείκτη Ρίχνουμε από 5 ml νερό βρύσης στον 1ο και στον 2ο δοκιμαστικό σωλήνα, ενώ στον 3ο και στον 4ο από 5 ml ρυθμιστικό διάλυμα με pH = 5 2. Προσθέτουμε στον 1ο και 3ο σωλήνα 2-3 σταγόνες δείκτη ερυθρό του μεθυλίου, στον 2ο και 4ο σωλήνα 2-3 σταγόνες δείκτη φαινολοφθαλεΐνης 3. Στη συνέχεια προσθέτουμε στον 1ο και στον 3ο σωλήνα με το σταγονόμετρο 3 σταγόνες δ.HCl 0,1Μ, ενώ στον 2ο και 4ο σωλήνα 3 σταγόνες δ.NaOH 0,1Μ και παρατηρούμε τις αλλαγές του χρώματος.

ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΗ ΑΜΥΝΑ 1 Νερό 2 3 ρυθμιστικό 4 Δοκιμαστικός σωλήνας Δείκτης ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΗ ΑΜΥΝΑ Δοκιμαστικός σωλήνας Δείκτης Αρχικό χρώμα διαλύματος Αντιδραστήριο που προστίθεται Τελικό 1 Νερό ερυθρό του μεθυλίου κίτρινο 2-3 σταγόνες ΗCl 0,1M κόκκινο 2 φαινολο- φθαλεΐνη άχρωμο ΝαΟΗ 0,1M ιώδες 3 ρυθμιστικό 4