ΕΚΦΕ ΑΓΙΩΝ ΑΝΑΡΓΥΡΩΝ Εισηγητές Στέφανος Κ. Ντούλας Χημικός MSc-Med Αντώνιος Ε. Χρονάκης Χημικός Χημεία Γ΄ Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ.

Παρουσίαση με θέμα: "ΕΚΦΕ ΑΓΙΩΝ ΑΝΑΡΓΥΡΩΝ Εισηγητές Στέφανος Κ. Ντούλας Χημικός MSc-Med Αντώνιος Ε. Χρονάκης Χημικός Χημεία Γ΄ Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΕΚΦΕ ΑΓΙΩΝ ΑΝΑΡΓΥΡΩΝ Εισηγητές Στέφανος Κ. Ντούλας Χημικός MSc-Med Αντώνιος Ε. Χρονάκης Χημικός Χημεία Γ΄ Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ

2 ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ΜΙΓΜΑΤΟΣ ΑΣΘΕΝΟΥΣ – ΙΣΧΥΡΟΥ ΟΞΕΟΣ Θεωρητικές επισημάνσεις  Στο θέμα Δ 3 των Πανελλαδικών 2013 αντιμετωπίσαμε τη μερική εξουδετέρωση υδατικού διαλύματος που περιείχε μίγμα ισχυρού & ασθενούς οξέος ( HC ℓ – CH 3 COOH) από ποσότητα NaOH.  Αλήθεια, το εργαστήριο έχει κάτι να δώσει, σε τόσο πολύπλοκα θεωρητικά θέματα; Θεωρητικές Επισημάνσεις

3 ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ΜΙΓΜΑΤΟΣ ΑΣΘΕΝΟΥΣ – ΙΣΧΥΡΟΥ ΟΞΕΟΣ Θεωρητικές επισημάνσεις  Ta H 3 O + που προέρχονται από το μίγμα CH 3 COOH–HC ℓ εξουδετερώνονται από τα ΟΗ - που προέρχονται από το διάλυμα NaOH.  Οι 3 περιπτώσεις που θα μελετήσουμε είναι χημικά ισοδύναμες μεταξύ τους και ουσιαστικά περιγράφουν μια και μόνο αντίδραση. Η 3 Ο + + ΟΗ - ⇆ 2Η 2 Ο Θεωρητικές Επισημάνσεις

4 ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ΜΙΓΜΑΤΟΣ ΑΣΘΕΝΟΥΣ – ΙΣΧΥΡΟΥ ΟΞΕΟΣ Πρόβλημα Αναμιγνύουμε 40 mL διαλύματος ΗC ℓ 0,1M με 60 mL διαλύματος CH 3 COOH 0,1M και προκύπτει διάλυμα Δ 1. Στο Δ 1 προσθέτουμε 28 mL διαλύματος NaOH 0,25M. Να υπολογίσετε το pH του διαλύματος που προκύπτει. Όλα τα διαλύματα είναι υδατικά. Θ = 25 0 C, Κw = 10 -14 Τα δεδομένα επιτρέπουν τις γνωστές προσεγγίσεις. Για το CH 3 COOH δίνεται Ka = 1,785 ∙ 10 -5 (pKa = 4,74). Ενδεικτική λύση Αρχικά έχουμε nHC ℓ = 0,004molnCH 3 COOH = 0,006 mol nNaOH = 0,007 mol και Vολικό 40+60+28=128 mL Θεωρητικές Επισημάνσεις

5 ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ΜΙΓΜΑΤΟΣ ΑΣΘΕΝΟΥΣ – ΙΣΧΥΡΟΥ ΟΞΕΟΣ 1 η Περίπτωση Εξουδετέρωση πρώτα του HC ℓ και ότι περισσεύει εξουδετερώνει το CH 3 COOH. [NaCℓ] = 0,004/0,128 M [CH 3 COOH]=[CH 3 COONa]=0,003/0,128 M Ρ.Δ οπότε pH = pKa + log([CH 3 COONa]/[CH 3 COOH] = pKa =4,74 moℓHCℓ + NaOH → NaCℓ + H 2 O Αρχικά0,004 0,007 Αν/Παρ0,004 0,004 0,004 Τελικά - 0,003 0,004 moℓCH 3 COOH+ NaOH → CH 3 COONa + H 2 O Αρχικά 0,006 0,003 Αν/Παρ 0,003 0,003 0,003 Τελικά 0,003 - 0,003 Θεωρητικές Επισημάνσεις

6 ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ΜΙΓΜΑΤΟΣ ΑΣΘΕΝΟΥΣ – ΙΣΧΥΡΟΥ ΟΞΕΟΣ 2 η Περίπτωση Εξουδετέρωση πρώτα του CH 3 COOH και ότι περισσεύει εξουδετερώνει το HC ℓ. [NaCℓ] = 0,004/0,128 M [CH 3 COOH]=[CH 3 COONa]=0,003/0,128 M Ρ.Δ οπότε pH = pKa + log([CH 3 COONa]/[CH 3 COOH] pH = pKa = 4,74 moℓHCℓ + NaOH → NaCℓ + H 2 O Αρχικά0,004 0,001 Αν/Παρ0,001 0,001 0,001 Τελικά0,003 - 0,001 moℓCH 3 COOH+ NaOH → CH 3 COONa + H 2 O Αρχικά 0,006 0,007 Αν/Παρ 0,006 0,006 0,006 Τελικά - 0,001 0,006 moℓCH 3 COONa + HCl → CH 3 COOH + NaCℓ Αρχικά 0,006 0,003 0,001 Αν/Παρ 0,003 0,003 0,003 0,003 Τελικά 0,003 - 0,003 0,004 Θεωρητικές Επισημάνσεις

7 ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ΜΙΓΜΑΤΟΣ ΑΣΘΕΝΟΥΣ – ΙΣΧΥΡΟΥ ΟΞΕΟΣ 3 η Περίπτωση Εξουδετέρωση μέρους του CH 3 COOH και μέρους του HC ℓ από το NaOH. Έστω ότι αντιδρούν x mol NaOH με HC ℓ Έστω ότι αντιδρούν 0,007-x mol NaOH με CH 3 COOH [NaC ℓ ] = 0,004/0,128 M [CH 3 COOH]=[CH 3 COONa]=0,003/0,128 M Ρ.Δ οπότε pH = pKa + log([CH 3 COONa]/[CH 3 COOH] pH = pKa = 4,74 moℓHCℓ + NaOH → NaCℓ + H 2 O Αρχικά0,004 x Αν/Παρ x x x Τελικά0,004-x x moℓCH 3 COOH+ NaOH → CH 3 COONa + H 2 O Αρχικά 0,006 0,007-x Αν/Παρ 0,007-x 0,007-x 0,007-x Τελικά x-0,001 - 0,007-x moℓCH 3 COONa + HCℓ → CH 3 COOH + NaCℓ Αρχικά 0,007-x 0,004-x x-0,001 x Αν/Παρ 0,004-x 0,004-x 0,004-x 0,004-x Τελικά 0,003 - 0,003 0,004 Θεωρητικές Επισημάνσεις

8 ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ΜΙΓΜΑΤΟΣ ΑΣΘΕΝΟΥΣ – ΙΣΧΥΡΟΥ ΟΞΕΟΣ Τελική επισήμανση Παρατηρούμε ότι και οι 3 περιπτώσεις είναι μεταξύ τους χημικά ισοδύναμες, διότι στην πραγματικότητα περιγράφουν την ίδια ιοντική αντίδραση εξουδετέρωσης Η 3 Ο + + ΟΗ - ⇆ 2Η 2 Ο Θεωρητικές Επισημάνσεις

9 ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ΜΙΓΜΑΤΟΣ ΑΣΘΕΝΟΥΣ – ΙΣΧΥΡΟΥ ΟΞΕΟΣ Εικονικό εργαστήριο YrYdium  Από τα αντιδραστήρια του εικονικού εργαστηρίου προσθέσαμε σε ποτήρι ζέσεως 40 mL δ/τος HC ℓ 0,1Μ και 60 mL δ/τος CH 3 COOH 0,1M.  Σε προχοΐδα προσθέτουμε δ/μα ΝαΟΗ 0,25Μ μέχρι τη χαραγή των 50 mL.  Προσθέτουμε στο δ/μα των 2 οξέων συνεχώς 1 mL από το πρότυπο ΝαΟΗ.  Καταγράφουμε το pH μετά από κάθε προσθήκη ΝαΟΗ. IrYdium

10 ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ΜΙΓΜΑΤΟΣ ΑΣΘΕΝΟΥΣ – ΙΣΧΥΡΟΥ ΟΞΕΟΣ Εικονικό Εργαστήριο YrYdium IrYdium

11 ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ΜΙΓΜΑΤΟΣ ΑΣΘΕΝΟΥΣ – ΙΣΧΥΡΟΥ ΟΞΕΟΣ Εικονικό Εργαστήριο YrYdium Έχουμε προσθέσει 28 mL NaOH. Έχει σχηματιστεί Ρ.Δ με pH=4,76 IrYdium

12 ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ΜΙΓΜΑΤΟΣ ΑΣΘΕΝΟΥΣ – ΙΣΧΥΡΟΥ ΟΞΕΟΣ Επεξεργασία δεδομένωνYrYdium στο Excel IrYdium

13 ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ΜΙΓΜΑΤΟΣ ΑΣΘΕΝΟΥΣ – ΙΣΧΥΡΟΥ ΟΞΕΟΣ Επεξεργασία δεδομένωνYrYdium στο Excel 1 ο Ι.Σ: V=16 mL 2 ο Ι.Σ: V=40 mL IrYdium

14 ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ΜΙΓΜΑΤΟΣ ΑΣΘΕΝΟΥΣ – ΙΣΧΥΡΟΥ ΟΞΕΟΣ Επεξεργασία δεδομένωνYrYdium στο Excel IrYdium

15 ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ΜΙΓΜΑΤΟΣ ΑΣΘΕΝΟΥΣ – ΙΣΧΥΡΟΥ ΟΞΕΟΣ Όργανα – Συσκευές  Usb-Link & αισθητήρας pH  Μαγνητικός αναδευτήρας  Προχοΐδα 50 mL  Ποτήρι ζέσεως 250 mL  Γυάλινο χωνί  Υδροβολέας Αντιδραστήρια  Διάλυμα HC ℓ 0,1M  Διάλυμα CH 3 COOH 0,1M  Διάλυμα NaOH 0,1M  Απεσταγμένο νερό Πείραμα

16 ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ΜΙΓΜΑΤΟΣ ΑΣΘΕΝΟΥΣ – ΙΣΧΥΡΟΥ ΟΞΕΟΣ Πείραμα Ποτήρι ζέσεως που περιέχει HC ℓ –CH 3 COOH

17 ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ΜΙΓΜΑΤΟΣ ΑΣΘΕΝΟΥΣ – ΙΣΧΥΡΟΥ ΟΞΕΟΣ Πειραματική πορεία  Σε ποτήρι ζέσεως των 250 mL προσθέτουμε 40 mL διαλύματος HC ℓ 0,1Μ και 60 mL διαλύματος CH 3 COOH 0,1M.  Τοποθετούμε στο ποτήρι ζέσεως ηλεκτρονικό πεχάμετρο.  Συνδέουμε το Usb – Link.  Συμπληρώνουμε την προχοΐδα με διάλυμα NaOH συγκέντρωσης 0,25Μ.  Ξεκινάμε την ογκομέτρηση και την καταγραφή του pH.  Σταματάμε την καταγραφή μετά την προσθήκη 50 mL πρότυπου διαλύματος NaOH. Πείραμα

18 ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ΜΙΓΜΑΤΟΣ ΑΣΘΕΝΟΥΣ – ΙΣΧΥΡΟΥ ΟΞΕΟΣ Γραφική παράσταση pH-t Multilab

19 ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ΜΙΓΜΑΤΟΣ ΑΣΘΕΝΟΥΣ – ΙΣΧΥΡΟΥ ΟΞΕΟΣ Επεξεργασία δεδομένων  Έχουμε προσθέσει 50 mL ΝαΟΗ 0,25 Μ σε χρόνο 29,38 sec. Δηλαδή (αν θεωρήσουμε την υδροστατική πίεση στη προχοΐδα σταθερή) προσθέταμε 1,7 mL NaOH/ sec  Το 1 ο Ι.Σ είναι σε t 1 = 9,14 sec δηλαδή σε V NaOH = 15,5mL  Το 2 ο Ι.Σ είναι σε t 2 = 23,14 sec δηλαδή σε V NaOH = 39,34 mL  Το pH=4,74 σε t=16,1 sec δηλαδή σε V NaOH = 28,1 mL Πείραμα

20 ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ΜΙΓΜΑΤΟΣ ΑΣΘΕΝΟΥΣ – ΙΣΧΥΡΟΥ ΟΞΕΟΣ Γραφική παράσταση dpH-dt Multilab

21 ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ΜΙΓΜΑΤΟΣ ΑΣΘΕΝΟΥΣ – ΙΣΧΥΡΟΥ ΟΞΕΟΣ Γραφική παράσταση d 2 pH-dt 2 Multilab

22 ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ΜΙΓΜΑΤΟΣ ΑΣΘΕΝΟΥΣ – ΙΣΧΥΡΟΥ ΟΞΕΟΣ Γραφική παράσταση pH – t & dpH-dt Multilab

23 ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ΜΙΓΜΑΤΟΣ ΑΣΘΕΝΟΥΣ – ΙΣΧΥΡΟΥ ΟΞΕΟΣ Γραφική παράσταση pH-V (με Excel) Επαναλαμβάνουμε την ίδια διαδικασία αλλά προσθέτουμε 1 mL NaOH κάθε φορά και με το multilog καταγράφουμε το pH. Multilab

24 ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ΜΙΓΜΑΤΟΣ ΑΣΘΕΝΟΥΣ – ΙΣΧΥΡΟΥ ΟΞΕΟΣ Γραφική παράσταση dpH-dV (με Excel) Multilab

25 ΕΚΦΕ ΑΓ.ΑΝΑΡΓΥΡΩΝ