How do you prepare a 1 M NaOH solution in the laboratory?

Measure 4 g of solid NaOH and add it to a 125-mL Erlenmeyer flask with 50 mL of deionized water. Stir on a stir plate until dissolved. Once homogeneous, add another 50 mL of deionized water and transfer the solution to a labeled 100-mL polyethylene bottle. Always handle NaOH with caution as it is strongly corrosive.

What steps are involved in adjusting buffer pH to a target value?

Dissolve the buffer salt in deionized water and calibrate a digital pH meter. Clamp the pH sensor in the buffer solution and allow the reading to stabilize. Slowly add 1 M NaOH or 2 M HCl with pauses between additions to let the pH stabilize. Continue until reaching the target pH, then dilute to final volume with deionized water.

How should neutral red and riboflavin-binding protein solutions be prepared and stored?

Weigh the solid into a volumetric flask and add deionized water to approximately two-thirds full. Cover with plastic paraffin film and agitate until dissolved. Remove the film and fill to the marked line. Transfer to labeled vials and store both solutions in the refrigerator to maintain stability.

What personal protective equipment is required when preparing buffer solutions?

Wear a lab coat, chemical splash goggles, and gloves when handling buffer components. Prepare all solutions in a chemical fume hood to protect against vapors and splashes. These precautions are especially important when working with corrosive substances like sodium hydroxide.

How is a monosodium phosphate buffer brought to its final volume?

After adjusting the pH to the target value, pour the buffer solution into a clean 100-mL volumetric flask. Bring the solution up to the 100-mL mark with deionized water. Seal with plastic paraffin film and invert repeatedly until the solution appears homogeneous throughout.

What equipment should be set up at each lab station for buffer experiments?

Each pair of students needs a stir plate, pH meter, handheld spectrophotometer, graduated cylinders, beakers, pipettes, cuvettes, and a magnetic stir bar. Additionally, set out calibration buffers, a lab stand with thermometer clamp, micropipettes with tips, and labeled bottles containing prepared buffers in a central location.

How should prepared buffers and chemical solutions be stored after preparation?

Store prepared buffers in labeled polyethylene bottles capped and placed in the instructor's hood. Keep neutral red and riboflavin-binding protein solutions in labeled vials in the refrigerator. Store 1 M NaOH in a corrosives cabinet. Proper storage maintains solution stability and ensures safety in the laboratory.

מאגרי

Concepts Instructor Prep Student Protocol

0 views04:35 min

מאגרים הם פתרונות הפועלים לשמירה על pH קבוע במערכת ללא קשר לתוספת של חומצות חזקות או בסיסים. בהיעדר חוצצים, תוספת של חומצה חזקה או בסיס לתמיסה משנה את ה- pH באופן משמעותי. חוצצים הם קריטיים בחיי היומיום. לדוגמה, הדם פועל כחיץ והוא מסוגל לשמור על pH בין 7.35 ל 7.45 מאז pH מעל 7.8 או מתחת 6.8 יכול לגרום למוות.

אז איך עובד חיץ? חיץ הוא למעשה חומצה או בסיס חלש ובסיסו המצומד או החומצה שלו בשיווי משקל זה עם זה. קחו, למשל, חיץ עשוי חומצה אצטית ונתרן אצטט. תמיסת החיץ מכילה חומצה חלשה ומלח מצומד שלה, אשר מתנתק ליצירת אצטט בסיס מצומד. התמיסה היא חומצית מכיוון שה-K_a של חומצה אצטית גבוה מה-K_b של הבסיס המצומד.

זכור כי קבוע הדיסוציאציה, K_a או K_b, מגדיר את חוזק החומצה או הבסיס, בהתאמה, שכן הוא קבוע שיווי המשקל לדיסוציאציה של התרכובת במים. קבוע הדיסוציאציה יכול להיות מיוצג גם כ-pK_a, או היומן השלילי של K_a, כאשר ככל שה-pK_a קטן יותר, כך החומצה חזקה יותר. כנ"ל לגבי pK_b, שם ככל שה-pK_b קטן יותר, כך הבסיס חזק יותר.

אם נחזור למאגר האצטט, אם נוסיף בסיס חזק, כמו נתרן הידרוקסידי, יוני ההידרוקסיד יגיבו עם יוני ההידרוניום הנמצאים בתמיסה. זה גורם ליותר חומצה אצטית להגיב עם מים כדי לחזור לשיווי משקל, ובכך ליצור יותר יוני הידרוניום. אם נוסיף חומצה חזקה, כמו חומצה הידרוכלורית, נוצרים יותר יוני הידרוניום בתמיסה. יונים אלה מגיבים עם יוני אצטט ליצירת חומצה אצטית נוספת. בשני המקרים, יש שינוי קטן מאוד ב- pH של התמיסה.

זכור שלכל מאגר יש טווח pH ספציפי שבו הוא יכול לאגור פתרון. כאן אנו מראים עקומת טיטרציה עבור מאגר החומצה האצטית שלנו. טווח האגירה מסומן. אזור זה נקבע על ידי משוואת הנדרסון-האסלבלך, שאומרת לנו שה- pH של החיץ נקבע על ידי K_a של החומצה החלשה והיחס בין הבסיס המצומד לחומצה החלשה.

הרחק מה- pH הזה, החומצה החלשה או הבסיס של החיץ מתרוקנים, והוא אינו יכול לחצוץ pH. לכן, בעת בחירת מאגר עבור היישום שלך, בחר אחד שה- pK_a שלו קרוב ל- pH הרצוי.

לבסוף, לכל המאגרים יש גבול ליכולת האגירה שלהם, כלומר כמות החומצה או הבסיס שניתן להוסיף לתמיסת החיץ לפני שה- pH משתנה באופן משמעותי. לדוגמה, אם נוסיף יותר מדי חומצה לתמיסת חיץ החומצה האצטית והנתרן אצטט שלנו, נבצע פרוטונציה של כל יוני האצטט ונצבור יוני הידרוניום רבים, ובכך נוריד את רמת החומציות.

באופן דומה, אם נוסיף יותר מדי בסיס, נפרק את כל החומצה האצטית ונצבור הרבה יוני הידרוקסיד, ובכך נגדיל את ה- pH. לפיכך, יכולת האגירה מושפעת מריכוז החומצה החלשה והמלח המצומד. לכן, למאגר אצטט מולארי 1 יש יכולת אגירה גבוהה יותר מאשר למאגר אצטט מולארי 0.1.

במעבדה זו תכינו ותבחנו מאגרים עם מגוון רחב של טווחי pH. לאחר מכן תשתמש במאגרים שלך כדי לקבוע את ה- pK_a של מחוון pH, הנקרא אדום נייטרלי, ולחקור את השינוי ב- pK_a של אדום נייטרלי כאשר חלבון קושר ריבופלבין מוצג.

At the end of this lab, students should know...

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מהו חוצץ?

חיץ הוא תמיסה השומרת על pH קבוע, ללא קשר לתוספת של חומצות חזקות או בסיסים חזקים כל עוד כמות החומצה או הבסיס שנוספו נמצאת ביכולת החציצה של התמיסה.

מהם המרכיבים החיוניים של חוצץ?

חוצץ חייב להכיל את החומצה המצומדת או זוג הבסיס של חומצה חלשה או בסיס חלש.

מהו אפקט היונים הנפוץ?

אפקט היונים הנפוץ הוא כאשר יון נתון מתווסף לתערובת בשיווי משקל שכבר מכילה את היון הנתון. זה גורם לשיווי המשקל להתרחק מיצירת יותר מאותו יון.

למה משמשת משוואת הנדרסון-האסלבלך?

משוואת הנדרסון-האסלבלך משמשת לחישוב ה-pH באמצעות pK_a ויחס החומצה לבסיס המצומד. ניתן להשתמש במשוואה זו כדי לחשב את ה-pH של תמיסה חוצצת או לקבוע את כמות החומצה או הבסיס המצומד הדרוש להכנת מאגר בערך pH ספציפי.

מהי קיבולת החיץ?

קיבולת המאגר היא מדד ליכולתו של המאגר להתנגד לשינויים ב-pH. אם ריכוז החומצה או הבסיס נמוך מריכוז רכיבי החיץ, ערך ה-pH יתנגד לשינויים דרסטיים. ברגע שחריגה מריכוזים אלה, אפקט החיץ של התמיסה לא יפעל יותר, ויגרום לשינויים דרסטיים ב-pH.