Навигация по странице:
|
Лаб № 9 Определение pH растворов. Отчет по лабораторной работе Определение pH растворов
Министерство образования и науки Российской Федерации
Владимирский государственный университет
Кафедра химии
Отчет по лабораторной работе
«Определение pH растворов»
Работу выполнил:
Студент группы С-211
Антропов А.С.
Работу принял: Федоров Н.В.
Владимир 2011г.
Краткая теория к работе:
Как известно, вода является слабым электролитом, диссоциирующим по уравнению: H2O H++OH-
Для воды, а также для водных растворов любых электролитов произведение активных равновесных концентраций водородных и гидроксильных ионов - величина постоянная при данной температуре. Она называется ионным произведением воды и при 22°С составляет Kw=1,010-14. Следовательно, для чистой воды можно записать:
[H+]=[OH-]=1,010-7 моль/л.
Прибавление к воде кислоты или щелочи смещает ионное равновесие воды. Концентрации ионов Н+ или OH- изменяются. Однако произведение концентраций [Н+][ОH-] остается постоянным и равным ионному произведению воды. Это дает возможность, зная концентрацию одного иона, вычислить концентрацию другого:
Более удобно характеризовать кислотность и щелочность среды величинами, являющимися десятичными логарифмами концентраций ионов Н+ и ОН-, взятыми с обратными знаками. Эти величины называются водородным (рН) и гидроксильным (рОН) показателями.
pH=-lg[H+]; pOH=-lg[OH-]
В нейтральной среде: [Н+] = 110-7 моль/л; рН = 7.
В кислой среде: [Н+] > 110-7 моль/л; рН < 7.
В щелочной среде: [Н+] < 110-7 моль/л; рН>7.
Для определения кислотности или щёлочности среды используют индикаторы - вещества, которые меняют свою окраску в зависимости от рН среды. Это изменение происходит в определенном интервале рН, например, у метилового оранжевого (или кратко - метилоранжа) окраска от желтой до красной изменяется в интервале рН 4,4 - 3,1. При помощи индикаторов возможно определение рН раствора. Например, если в испытуемом растворе индикатор метилоранж желтеет, а лакмус краснеет, то рН раствора лежит между 4,4 - 5,0.
Для характеристики поведения слабых электролитов в растворах используют понятие константы диссоциации слабого электролита, которая, по своему смыслу, является константой равновесия процесса распада молекул этого электролита на ионы. Для слабых кислот она носит название константы кислотности (Кa а для слабых оснований - константы основности (Кb).
Например, для процесса диссоциации уксусной кислоты СН3СООН CH3COO + H+ выражение константы кислотности примет вид:
Поскольку все слабые электролиты диссоциируют частично и обратимо, существует ещё одна характеристика глубины протекания этого процесса, она носит название степени диссоциации () и показывает отношение числа молекул, подвергшихся распаду на ионы Ni, к общему количеству молекул Nобщ, введённых в раствор:
Степень диссоциации и константа диссоциации слабого электролита связаны между собой уравнением разведения Оствальда:
где с - молярная концентрация слабого электролита.
При малых значениях концентрации вещества и очень низкой степени диссоциации (т. е. с 0 и α 0) уравнение разведения Оствальда можно упростить до вида
Экспериментальная часть:
Приборы и реактивы: иономер (рН-метр); компаратор; колбы мерные на 50 мл - 2 шт.; стаканчики химические по 50 мл - 2 шт.; пипетки мерные на 5 мл; пробирки. Растворы: уксусная кислота 1 М; гидроксид натрия 0,05 М. Лакмус; метилоранж; фенолфталеин; универсальный индикатор.
Выполнение работы:
Опыт 1: Окраска индикаторов в различных средах
Индикатор
|
Среда
|
кислая
|
нейтральная
|
щелочная
|
Лакмус
|
красная
|
фиолетовая
|
синяя
|
Фенолфталеин
|
бесцветная
|
бесцветная
|
малиновая
|
Метилоранж
|
розовая
|
оранжевая
|
желтая
|
Опыт 2: Определение pH раствора уксусной кислоты
Вычисляю активную концентрацию ионов OH- в растворе по формуле:
[OH-] = 0,9 0.005 = 0.0045 моль/л.
Экспериментальное значение pH равно: pHэкс = 11,21. Экспериментальное значение оказалось больше, чем теоретическое.
|
pH = -lg[H+];
pH = -lg|2.2 10-12| = 11,65
= 0,04
Опыт 3: Определение pH раствора
;
;
[H+] = α Cm b
[H+] = 0.0136 0.1 1 = 0.00136 моль/л.
pH = -lg|0.00136| = 2.82
= 0,106
Экспериментальное значение pH: pHэкс = 3.12. Экспериментально значение pH оказалось больше, чем теоретическое. Это может быть обусловлено факторами погрешности визуальной неточностью и погрешностью приборов, использовавшихся в ходе выполнения работы.
|
|
|