تركيزات الحمض والقاعدة

المفاهيمتحضير المدرّسبروتوكول الطالب
0 مشاهدات06:35 د
Print Procedure Steps
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

المصدر: سماء كريم من جامعة جونز هوبكنز ، دكتوراه في الطب ، الولايات المتحدة الأمريكية

  1. تحضير ~ 0.1 M NaOH< الفئة ="توسيع">توسيع

    في الجزء الأول من المختبر ، ستستخدم محلول 50٪ وزن / وزن من هيدروكسيد الصوديوم لتحضير 500 مل من ~ 0.1 م. يدل 50٪ وزن / وزن هيدروكسيد الصوديوم على نسبة وزنه. على سبيل المثال ، إذا أعد المدرب 150 مل من محلول هيدروكسيد الصوديوم بنسبة 50٪ وزن / وزن ، إذابة 150 جم من هيدروكسيد الصوديوم في 150 جم من الماء ، والوزن الإجمالي للمحلول هو 300 جم.

    • للبدء ، ارتد معدات الحماية الشخصية المناسبة ، بما في ذلك القفازات ونظارات الرذاذ الكيميائية ومعطف المختبر.
    • احسب مولارية 50٪ وزن / وزن هيدروكسيد الصوديوم ، وهي M1 في صيغة التخفيف. ملاحظه: كثافة 50٪ وزن / وزن هيدروكسيد الصوديوم هي 1.53 جم / مل ، والكتلة المولية ل هيدروكسيد الصوديوم هي 39.998 جم / مول.

      الجدول 1. تحضير 0.1 M هيدروكسيد الصوديوم من 50٪ وزن / وزن هيدروكسيد الصوديوم

      كثافة 50٪ وزن / وزن محلول مخزون 1.53 جم/مل الكتلة الموليةهيدروكسيد الصوديوم 39.998 جم/مول كتلة هيدروكسيد الصوديوم في 50٪ وزن / وزن محلول مخزون (ملغ) الكتلة الإجمالية 50٪ وزن / وزن محلول المخزون حجم 50٪ وزن / وزن محلول المخزون (مل) شامات هيدروكسيد الصوديوم في محلول 50٪ وزن / وزن (مول) مولارية 50٪ وزن / وزن محلول المخزون (M1) حجم 50٪ وزن / وزن محلول مطلوب (V1) انقر هنا لتنزيل الجدول 1
    • استخدم صيغة التخفيف لتحديد حجم 50٪ وزن / وزن هيدروكسيد الصوديوم اللازم لتحضير 500 مل من ~ 0.1 M هيدروكسيد الصوديوم.
    • قم بتسمية زجاجة البولي إيثيلين سعة 500 مل على أنها "~ 0.1 M هيدروكسيد الصوديوم".
    • اضبط مستوى الصوت على ماصة سعة 1 مل على القيمة المحسوبة واستخدمها لنقل 50٪ وزن/وزن هيدروكسيد الصوديوم إلى زجاجة البولي إيثيلين.
    • استخدم أسطوانة متدرجة سعة 100 مل لقياس كمية الماء وصبها في الزجاجة التي تحتوي على هيدروكسيد الصوديوم. قم بتغطية الزجاجة واقلبها عدة مرات لخلط المحلول. ملاحظه: ستحتاج إلى 500 مل مطروحا منه الحجم المحسوب ل NaOH.
  2. توحيد 0.1 M NaOH

    بعد تحضير 0.1 M هيدروكسيد الصوديوم، حدد تركيزه الدقيق، أو قم بتوحيده، باستخدام طريقة المعايرة بالتحليل الحجمي الحمضي القاعدي. في هذه التقنية ، تضاف قاعدة مثل هيدروكسيد الصوديوم ببطء إلى حمض مثل فثالات هيدروجين البوتاسيوم (KHP). التفاعل الكيميائي الذي يحدث في القارورة هو تفاعل تحييد. في تفاعل التحييد هذا ، يعمل مول واحد من القاعدة على تحييد مول واحد من الحمض ، مما ينتج عنه الملح والماء. يتم إجراء هذا التفاعل في وجود مؤشر الفينول فثالين ، وهو عديم اللون في بداية التفاعل عندما يكون الرقم الهيدروجيني حمضيا. يتحول المؤشر إلى اللون الوردي بمجرد إضافة ما يكفي من هيدروكسيد الصوديوم إلى القارورة لجعل الرقم الهيدروجيني أساسيا.

    • قم بتسمية قوارير إرلينماير الثلاثة بأنها "أ" و "ب" و "ج".
    • تزن 0.5 - 0.7 جم من KHP لكل قوارير وسجل الكتلة لكل منها. ملاحظه: حاول قياس نفس كتلة KHP لجميع القوارير الثلاثة.

      الجدول 2. توحيد هيدروكسيد الصوديوم

      الكتلة الموليةKHP = 204.23 جم / مول قارورة أ قارورة ب قارورة C كتلة KHP (غ) الحجمالأولي هيدروكسيد الصوديوم (مل) المجلدالنهائي هيدروكسيد الصوديوم (مل) حجمهيدروكسيد الصوديوم (مل) شامات KHP شامات هيدروكسيد الصوديوم مولارية هيدروكسيد الصوديوم متوسط المولارية الانحراف المعياري انقر هنا لتنزيل الجدول 2
    • أضف 50 مل من الماء منزوع الأيونات إلى كل قارورة ، واستخدم قضيب تقليب زجاجي لتقليب المحاليل حتى تبدو متجانسة.
    • أضف 2-3 قطرات من الفينول فثالين إلى كل من القوارير الثلاثة.
    • قم بإعداد جهاز المعايرة بالتحليل الحجمي. قم بتوصيل مشبك السحاحة بحامل الحلقة ، وقم بتثبيت السحاحة الزجاجية سعة 50 مل بإحكام. تأكد من إغلاق صمام السحاحة.
    • قم بتسمية دورق سعة 400 مل على أنه "نفايات" وضعه تحت السحاحة. اشطف السحاحة عن طريق سكب حوالي 5 مل من 0.1 M هيدروكسيد الصوديوم في السحاحة. افتح صمام السحاحة للسماح لهيدروكسيد الصوديوم بالتدفق إلى الدوق
      .
    • أغلق الصمام واملأ السحاحة بما يزيد قليلا عن 50 مل من هيدروكسيد الصوديوم. حرر أي فقاعات هواء موجودة في طرف السحاحة عن طريق فتح وإغلاق صمام السحاحة. سجل حجم بدء هيدروكسيد الصوديوم.
    • ضع القارورة A أسفل طرف السحاحة ، وقم بمعايرة المحلول باستخدام أحجام 1 مل من هيدروكسيد الصوديوم. حرك المحلول بعد كل إضافة. استمر في إضافة 1 مل إلى القارورة حتى يستمر اللون الوردي. يعتبر هذا هو نقطة النهاية. سجل حجم 0.1 ميجا هيدروكسيد الصوديوم المضاف لتحقيق نقطة النهاية.
    • كرر المعايرة بالتحليل الحجمي للقوارير B وC. سيتم استخدام هذه البيانات لحساب التركيز الفعلي لهيدروكسيد الصوديوم.
  3. معايرة حمض الفوسفوريك< فئة الزر ="توسيع">توسيع

    في هذه التجربة، سنحدد اثنين من قيم pKa الثلاث لحمض ثلاثي البروتيك، حمض الفوسفوريك، باستخدام المعايرة الحمضية القاعدة. في تفاعل التحييد هذا ، يتفاعل حمض الفوسفوريك مع هيدروكسيد الصوديوم لتكوين الماء والملح ، فوسفات الصوديوم.

    • قم بتوصيل عداد الإسقاط بحامل الحلقة، أسفل مشبك السحاحة. قم بتأمين السحاحة البلاستيكية بحيث يكون طرفها فوق عداد الإسقاط مباشرة.
    • قم بتوصيل عداد الإسقاط بنظام الحصول على البيانات ، وتأكد من أن صمامي السحاحة البلاستيكية في الوضع المغلق.
    • ضع حاوية النفايات أسفل السحاحة واسكب بضعة مل من 0.1 M هيدروكسيد الصوديوم في السحاحة. افتح كلا الصمامين لتصريف هيدروكسيد الصوديوم في دورق النفايات. ثم أغلق الصمامات.
    • املأ السحاحة البلاستيكية ب 25 مل من 0.1 M هيدروكسيد الصوديوم. صفي حوالي 5 مل في دورق النفايات - وهو ما يكفي حتى يملأ هيدروكسيد الصوديوم طرف السحاحة. تأكد من عدم وجود فقاعات هواء ، ثم أغلق الصمامات.
    • معايرة عداد الإسقاط. استبدل دورق النفايات الموجود أسفل السحاحة بأسطوانة متدرجة سعة 10 مل. ثم افتح الصمام السفلي على السحاحة مع إبقاء الصمام العلوي مغلقا. قم بتشغيل نظام الحصول على البيانات واضبطه على "وضع العد المسقط".
    • افتح الصمام العلوي ببطء لتحرير القطرات ببطء شديد ، من الناحية المثالية عند قطرة واحدة كل 2 ثانية. اترك القطرات تفرغ من السحاحة حتى يكون هناك 9-10 مل من 0.1 M هيدروكسيد الصوديوم في الأسطوانة المتدرجة.
    • أغلق الصمام السفلي واترك الصمام العلوي كما هو. اقرأ حجم هيدروكسيد الصوديوم في الأسطوانة المتدرجة إلى الخانة العشرية الأولى وأدخل هذه القيمة في نظام الحصول على البيانات. سجل قيمة "قطرات/مل". بعد ذلك ، تخلص من هيدروكسيد الصوديوم في الأسطوانة المتدرجة في دورق النفايات المائية.
    • معايرة مستشعر الأس الهيدروجيني قبل بدء المعايرة بالتحليل الحجمي. قم بتوصيل مستشعر الأس الهيدروجيني بنظام الحصول على البيانات ، ثم حدد "معايرة". اشطف لمبة مستشعر الأس الهيدروجيني بالماء منزوع الأيونات قبل إدخاله في المخزن المؤقت لدرجة الحموضة 7. اترك المستشعر مغمورا حتى يستقر الجهد ، ثم اقبل القياس.
    • اشطف البصلة بالماء منزوع الأيونات وأدخلها في المخزن المؤقت لدرجة الحموضة 10. اسمح للجهد بالاستقرار ، ثم اقبل القياس.
    • اشطف لمبة مستشعر الأس الهيدروجيني مرة أخرى وحركه عبر الفتحة المخصصة في عداد الإسقاط.
    • قم بقياس 40 مل من الماء منزوع الأيونات في دورق نظيف سعة 100 مل ، ثم انقل 1 مل من حمض الفوسفوريك إلى دورق الماء.
    • ضع الدورق على طبق التحريك أسفل عداد الإسقاط. حرك مستشعر الأس الهيدروجيني بحذر في الدورق
    • أضف قضيب التحريك إلى الدورق ، وقم بتحويل إعداد التقليب إلى درجة عالية. ابدأ في جمع البيانات على جهاز الاستحواذ. ثم افتح الصمام السفلي على السحاحة. ملاحظه: يجب أن يكون معدل السقوط حوالي 1 قطرة كل 2 ثانية. بعد إصدار القطرة الأولى، تحقق من تسجيل البيانات.
    • استمر في المعايرة بالتحليل الحجمي حتى يقرأ مقياس الأس الهيدروجيني الأس الهيدروجيني 12. بعد ذلك ، توقف عن الحصول على البيانات وأغلق الصمام الموجود على السحاحة. احفظ بياناتك على محرك أقراص محمول.
    • لتنظيف مساحة العمل الخاصة بك، تحقق من الرقم الهيدروجيني لجميع محاليل النفايات باستخدام ورق الأس الهيدروجيني. قم بتحييد جميع النفايات المائية الحمضية باستخدام صودا الخبز وجميع النفايات الأساسية بحمض الستريك. أضف ما يكفي من صودا الخبز أو حامض الستريك إلى المحلول حتى يتوقف عن الغليان.
    • اغسل جميع المحاليل المعادلة في الحوض بكميات وفيرة من الماء.
    • اغسل جميع الأواني الزجاجية.
  4. Results
    • في الجزء الأول من هذا المختبر ، قمت بتوحيد محلول هيدروكسيد الصوديوم باستخدام KHP لتحديد تركيزه الفعلي. والآن، دعونا نرى مدى قرب التركيز القياسي من تركيز 0.1 M الذي تم تحضيره. حدد عدد مولات KHP التي تمت إضافتها إلى كل قارورة، وبالتالي مولات هيدروكسيد الصوديوم. بمجرد تحييد المحلول، تكون الكميات المولية من KHP و NaOH متساوية.
    • احسب مولارية هيدروكسيد الصوديوم بناء على الحجم الإجمالي ل NaOH الذي تمت إضافته إلى كل قارورة. التركيز الفعلي أقل من المتوقعة 0.1 مولارية. وذلك لأن هيدروكسيد الصوديوم استرطابي ، لذلك من الصعب وزنه بدقة.
    • ارسم نتائج معايرة حمض الفوسفوريك (الأس الهيدروجيني مقابل حجم هيدروكسيد الصوديوم). حمض الفوسفوريك هو حمض ثلاثي البروتيك ضعيف ، مما يعني أن لديه القدرة على توفير ثلاثة بروتونات لكل جزيء عندما ينفصل في المحاليل المائية. يحتوي حمض الفوسفوريك على ثلاث قيم pKa ، واحدة عندما يتم فصل كل بروتون.
    • انظر إلى البيانات. هناك نوعان من المنحنيات السيني ، تشير إلى نقطتي تكافؤ. تتوافق كل نقطة تكافؤ مع ثابت التفكك ، Ka ، من حمض الفوسفوريك. ملاحظه: لقد أوقفت التجربة بمجرد أن يصل الرقم الهيدروجيني إلى 12 ، لذلك قمت بقياس اثنين فقط من قيم Ka الثلاث.
    • ارسم المشتق الأول لمنحنى المعايرة بالتحليل الحجمي. يتم تمثيل نقاط التكافؤ بالحد الأقصى للمنحنى.

      الجدول 3. معايرة حمض الفوسفوريك

      المجلد1نقطة التكافؤ (مل) المجلد1 نقطة تكافؤ النصف (مل) المجلد2نقطة التكافؤ الثانية (مل) المجلد2نقطة تكافؤ النصف (مل) 1ش pKa تم قياسه 1شارع pKaنظري 2.16 2nd pKa تم قياسه 2النظرية pKa 7.21 شامات هيدروكسيد الصوديوم شامات H3PO4 مولارية H3PO4 انقر هنا لتنزيل الجدول 3
    • أوجد نقطة نصف التكافؤ الأولى بأخذ حجم هيدروكسيد الصوديوم المقابل لنقطة التكافؤ الأولى وقسمها على 2. عند نقطة نصف التكافؤ ، تكون تركيزات الحمض غير المنفصل وقاعدته المترافقة متماثلة ، والأس الهيدروجيني يساوي pKa.
    • ابحث عن الرقم الهيدروجيني في هذا المجلد من جدول البيانات للحصول على قيمة أكثر دقة. هذا يتوافق مع pKa الأول ، والذي تم الإبلاغ عنه في الأدبيات على أنه 2.16.
    • كرر هذا للعثور على pKa الثاني. تقع نقطة تكافؤ النصف الثاني في منتصف الطريق بين نقطتي التكافؤ الأولى والثانية ، والتي يجب أن تعطي pKa حوالي 7.2.

Browse More Videos

pKa pH