Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ФИО автора
НАЗВАНИЕ КНИГИ
Москва
2011
Правила работы в лаборатории
Первое, чему следует научиться - это работать всегда аккуратно. Данным, получателем неаккуратным работником, нельзя доверять. Небрежное выполнение даже самых обычных химических операций может привести к тяжелым несчастным случаям.
Перед началом лабораторных занятий все студенты обязательно проходят инструктаж по технике безопасности. Кроме того, в начале каждой лабораторной работы преподаватель указывает необходимые дополнительные меры предосторожности.
За каждым студентом в лаборатории закрепляется определенное рабочее место у стола. Во время работы на столе должны находиться только необходимые приборы, реактивы и лабораторный журнал. На своем рабочем месте студент обязан поддерживать порядок и чистоту. Если на столе что-либо разлито или рассыпано, стол надо немедленно вытереть.
Опыты можно начинать только после ознакомления с руководством и выяснения непонятных вопросов у преподавателя. Приступая к любой, даже простой, операции следует ясно представить себе детали ее проведения и принять необходимые меры предосторожности.
С вопросами по работе студенты обращаются к преподавателю; необходимые реактивы, материалы и оборудование получают у дежурного лаборанта.
Нужно бережно расходовать материалы. Реактивы, газ, воду и электроэнергию. Для опыта следует брать минимальное количество веществ. Неизрасходованные реактивы не высыпаются и не выливаются обратно в те же сосуды, откуда они взяты, а выбрасываются. Сказанное не относится к дорогим реактивам, все остатки которых сливаются в специальные сосуды, находящие у лаборанта.
Все работы с вредными или пахучими веществами проводят в вытяжном шкафу.
В лаборатории категорически запрещается принимать пищу, курить. Разговаривать в лаборатории можно только тихо.
Категорически запрещается проводить непредусмотренные руководством опыты без разрешения преподавателя.
Все опыты и наблюдения, а также выводы из них, описывается студентом в лабораторной журнале. Для него следует взять общую тетрадь. На обложке или первом листе должно быть написан: «Лабораторный журнал по химии», фамилия студента и номер группы. В начале каждой лабораторной работы записывают ее название и дату. Далее идет отчёт о проделанном. Он должен быть аккуратным и давать полное представление о выполненной работе.
Работа № 8
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ р Н СВОЙСТВА БУФЕРНЫХ СМЕСЕЙ.
Многие химические реакции протекают при определённой реакции среды - определённом соотношении ионов Н+ и ОН-.
В воде, слабо диссоциируюшей на ионы,
Н2ОН++ОН-
из 1 моля получается 1 моль водорода и 1 моль ионов гидроксила,т.е среда нейтральная.
Запишем константу диссоциации воды:
(1)
При t=22oC-K= 1.8∙10-16моль/л.
Так как вода диссоциированна в очень малой степени, то без большой погрешности концентрацию недиссоциированных молекул воды в знаменателе выражения (1) можно считать равной общей концентрации воды (1000 г:18,02=55,6 моль),т.е. величиной постоянной. Умножив обе части уравнения на [H2O], получим
K∙[H2O] = [H+]∙[OH-]=Kв (2)
где Кв – ионное произведение воды.
Подставив значение в уравнение (2), получим:
Кв=1,8∙10-16∙55,6=[H+]∙[OH-]=10-14=const.
Следовательно, в воде
[H+]=[OH-]=10-7моль/л.
В кислой среде концентрация ионов водорода [H+] > 10-7 в щелочной [H+] < 10-7,но произведение концентраций ионов водорода и ионов гидроксила как бы не менялись [H+] и [OH-] всегда остается постоянной величиной, равной 10-14.
Таким образом, степень кислотности и степень щелочности раствора можно выразить с помощью концентраций ионов H+ или ОН-.
Не всегда удобно пользоваться числами с отрицательными показателями степени. Поэтому условились концентрацию ионов водорода выражать через водородный показатель и обозначать его символом рН («пэ – аш»). Водородный показатель это десятичный логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком:
рН=-lg[H+]
в нейтральной среде рН =-lg10-7=7, в кислой – рН < 7 в щелочной – рН> 7. Водородный показатель является мерой активной кислотности. Кроме активной кислотности определяют ещё и общую кислотность. Общая кислотность измеряется концентрацией как свободных, так и связанных ионов Н+. Например, в 0.1 N растворе H2SO4 общая кислотность равна 0.1 моль/л ионов Н+. Но так как в растворе данной концентрации степень диссоциации кислоты α=0.9, то концентрация свободных ионов водорода будет меньше и составит 0.1·0.9 = 0.09 моль/л.
Активная кислотность определяется по формуле
[H+]=N·α,
где N- нормальность раствора, а α- степень диссоциации кислоты.
Для определения рН раствора часто применяют индикаторной (сравнительный) метод. Готовят смесь различных индикаторов , подбирая их так , чтобы изменение рН на 1 в достаточно широком интервале ( например от 2 до 9) вызывало бы отчетливое изменение окраски. Затем готовят растворы с точно известной величиной рН, прибавляют к ним несколько капель смешанного (универсального) индикатора и получают, таким образом эталоны определенной окраски с известным значением рН.
Добавив к неизвестному раствору такое же количество индикатора и сравнив окраску с эталоном , можно определить искомую величину рН.
Концентрация водородных ионов во многих химических процессах, протекающих в жидкой фразе ,играет важную роль. Часто, даже небольшие изменения концентрации ионов водорода (сдвиги величины рН) могут затормозить или даже изменить ход реакции.
Регулятором рН химических процессов являются специально приготовленные буферные растворы (смеси).
Буферные смеси- растворы с определенной концентрацией водородных ионов , которая практически почти не меняется при разбавлении ,добавлении небольших количеств сильной кислоты или сильной щелочи.
Буферными являются растворы, содержащие слабую кислоту (или слабое основание) и соль этой кислоты (или соль этого основания).
Например, ацетатный буфер состоит из растворов уксусной кислоты СН3СООН и соли – ацетата натрия СН3СООНа (сильный электролит).
Предположим, буферная смесь состоит из соли КА и слабой кислоты НА.
Соль КА, сильный электролит ,почти полностью диссоциирует на ионы:
КА→К++А-
Слабая кислота не полностью диссоциирует:
НАН++А-.
Константа диссоциации кислоты
Отсюда
Без большой погрешности можно считать , что концентрация недоссоциированных молекул кислоты (знаменатель в выражении 3) равна общей концентрации кислоты (Ск), а концентрация анионов кислоты равна концентрации соли (Сс) этой кислоты. Тогда уравнение (4) примет вид:
[H+]=K∙
Или
[H+]=K∙
Где Nк и Nc - нормальности кислоты и соли;
Vк и Vс – объемы кислоты и соли.
При Vк = Vc Vк
[H+]=K∙-------
Прологарифмируем это выражение : Vc
pH=-lg[H+]=-lgK-lgVk+lgVc
из уравнения (5) видно, что при разбавлении буферной смеси в несколько раз числитель и знаменатель уменьшатся в одинаковом степени и концентрация ионов Н+, а значит и рН не изменится.
Практически не изменится рН буферной смеси при добавлении небольшого количества сильной кислоты или сильной щёлочи.
Добавив сильную кислоту, мы введем дополнительно ионы Н+, но они свяжутся ионами соли А- в слабо дислоцированную НА.
Н++А-↔НА
В результате концентрация ионов Н+ почти не изменится.
Ионы ОН – щелочи будут соединяться с молекулами слабой кислоты НА, образуя малодислоцированную воду:
НА+ОН-↔НОН+А-.
Таким образом , ионы ОН- тоже окажутся связанными уменьшится количество кислоты НА, но она дислоцирует в небольшой степени и концентрация ионов Н+, а значит и рН существенно не изменится.
Порядок работы
1.Определить величину рН по эталону.
Получают у преподавателя раствор с неизвестным значением рН. Отмерив 10мл этого раствора, прибавляют 2 капли универсального индикатора, перемешивают раствор и сравнивают окраску с окраской эталона. Записываем найденное значение рН.
2. Приготовление буферных смесей.
В пять одинаковых пробирок наливают указанное в таблице 1 объемы 0,1 N растворов уксусной кислоты и ее соли. Прибавляют в каждую пробирку по 2 капли универсального индикатора ,перемешивают и, определив рН , заносят в таблицу. Вычисляют рН каждой смеси и сравнивают с экспериментальными значениями.
Строят две кривые , откладывая по оси координат количества миллилитров раствора соли , СН3СООNa, а по оси абсцисс- величины рН. Буферной кривой пользуются при составлении буферных смесей с требующимся значением рН.
(константа диссоциации уксусной кислоты при 250С равна 1.8∙10-5)
Таблица 1
|
№ пробирки |
Объем мл |
pН |
||
|
СН3СООН |
СН3СООNa |
Вычислит |
эксперим |
|
|
1 2 3 4 5 |
3. Влияние разбавления на рН буферного раствора. В пробирке приготавливают буферную смесь из 5 мл 0,1 N раствора СН3СООН и 5 мл 0,1N раствора СН3СООNa; 2 мл этой смеси переносят в другую пробирку и разбавляют 6 мл дистиллированной воды. В каждую пробирку прибавляют 3 капли универсального индикатора и перемешают. Окраска растворов одинакова , следовательно, разбавление не меняет рН буферного раствора.
4. Влияние кислоты и щелочи рН буферного раствора.
В трех пробирках приготавливают по 10 мл буферного раствора (см. предыдущий опыт) . Затем прибавляют по 5 капель в одну пробирку 0,1N раствора HCl , а в другую – 0,1 N раствора NaOH, а в третью дистиллированной воды, а в каждую по 3 капли универсального индикатора. Окраска растворов одинакова, следовательно, небольшие количества кислоты и щелочи не изменяют рН буферного раствора.