Stężenia kwasów i zasad

Lab Manual
Chemia
Aby wyświetlić tę treść, wymagana jest subskrypcja JoVE.  Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Lab Manual Chemia
Acid and Base Concentrations
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

6,436 Views

05:17 min
March 26, 2020

Learning Objectives

Co to są kwasy i zasady Arrheniusa?

Kwas Arrheniusa to kwas, który dysocjuje i wytwarza jony wodorowe po rozpuszczeniu w wodzie, podczas gdy zasada Arrheniusa wytwarza jony wodorotlenkowe po rozpuszczeniu w wodzie.

Co to jest pH i jak się je oblicza?

pH jest miarą stopnia kwasowości lub zasadowości roztworu. Oblicza się go jako ujemną logarytm o podstawie 10 stężenia jonów wodorowych lub hydroniowych w roztworze.

Jak określa się wytrzymałość kwasu i zasady?

Siła kwasu lub zasady zależy od jej zdolności do dysocjacji na sprzężone jony w wodzie. Mocne kwasy i zasady całkowicie dysocjują w wodzie, podczas gdy słabe kwasy i zasady nie. Moc kwasu oblicza się przy użyciu stałej dysocjacji Ka, ale częściej przywoływana jest ujemna zasada logarytmiczna 10Ka znana jako pKa. Im niższa wartość pKa, tym silniejszy kwas.

Co to jest miareczkowanie i do czego służy?

Miareczkowanie to technika stosowana do określania stężenia roztworu. Aby przeprowadzić miareczkowanie, roztwór o znanym stężeniu, zwany roztworem wzorcowym, służy do określenia nieznanego stężenia roztworu poprzez powolne dodawanie znanego do nieznanego. W przypadku miareczkowania kwasowo-zasadowego standaryzowany roztwór zasady powoli dodaje się do kwasu o nieznanym stężeniu (lub kwas dodaje się do zasady), aż nieznany roztwór zostanie zneutralizowany przez utworzenie soli i wody, uzyskując neutralne pH.

Jak określa się nieznane stężenie kwasu na podstawie miareczkowania kwasowo-zasadowego?

Gdy zasada jest dodawana do nieznanego stężenia kwasu, pH jest monitorowane za pomocą barwnika wskaźnikowego pH. Kiedy pH zmienia się z kwaśnego na zasadowe, zmienia się kolor wskaźnika pH. Tuż przed tym punktem, gdy roztwór jest obojętny, stężenie jonów wodorowych jest równe stężeniu dodanych jonów wodorotlenkowych. Przy znanym stężeniu zasady znane jest również stężenie jonów wodorotlenkowych i służy do obliczania stężenia jonów wodorowych w kwasie, a co za tym idzie, stężenia kwasu.

List of Materials

  • 50-ml szklana biureta
    5
  • 60-mL plastikowa biureta z systemem dwuzaworowym
    5
  • 250-mL kolba Erlenmeyera
    15
  • 10-mL cylinder z podziałką
    5
  • 50-mL cylinder z podziałką
    5
  • Zlewka 100-ml
    5
  • Zlewka 250 ml
    5
  • zlewka 400 ml
    5
  • Szklany pręt do mieszania
    5
  • Stojak na pierścionki
    5
  • Średni zacisk 2-bolcowy
    5
  • Zacisk biurety
    5
  • pipeta 1 ml
    5
  • końcówki do pipet 1 ml
    75
  • Butelka polietylenowa o pojemności 500 ml z nakrętką
    5
  • Licznik upuszczania
    5
  • przystawka do sondy czujnika pH
    5
  • Bufor kalibracyjny pH 7,00
    -1 W zależności od wielkości laboratorium
  • Bufor kalibracyjny pH 10,00
    -1 W zależności od wielkości laboratorium
  • Ręczne urządzenie do akwizycji danych
    5
  • Pendrive
    5
  • Mieszadło
    5
  • Mieszaj baton
    5
  • Granulki NaOH
    30 g
  • 14.8 M Kwas fosforowy
    1 ml
  • Fenoloftaleina
    0.1 g
  • Etanol
    5 ml
  • KHP
    20 g
  • Lejek w proszku
    3
  • Zlewka 150-ml
    1
  • 125-ml kolby Erlenmeyera
    1
  • 25-mL cylinder z podziałką
    1
  • Film parafinowy
    1 rolka
  • butelka polietylenowa 125 ml
    2
  • pipeta miarowa 1 ml
    1
  • kolba miarowa 25 ml
    1
  • pipeta 5 ml
    2
  • 25-mL kolba Erlenmeyera
    1
  • Szpatułka
    2
  • Zlewka 100-ml
    1
  • Plastikowa pipeta/zakraplacz
    1
  • Butelka z zakraplaczem
    1
  • Szklany słoik 200 ml z pokrywką
    1
  • Piekarnik
    1
  • Pipeter
    1
  • Zważ łodzie (co najmniej 10)
    -1 W zależności od wielkości laboratorium
  • Równowaga (co najmniej 1)
    -1 W zależności od wielkości laboratorium
  • Woda dejonizowana
    -1 W zależności od wielkości laboratorium

Przygotowanie Laboratoryjne

Źródło: Smaa Koraym z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa, MD, USA

  1. Przygotowanie odczynników

    Pokazujemy tutaj przygotowanie laboratoryjne dla 10 studentów pracujących w parach, z pewnym nadmiarem. Dostosuj ilości w razie potrzeby.

    • Przygotuj 25 ml 50% w/w roztworu NaOH. Odważyć 25 g granulek NaOH i dodać je do kolby Erlenmeyera o pojemności 125 ml.
    • Odmierz 25 ml wody dejonizowanej i dodaj ją do kolby.
    • Dodaj magnetyczny pręt do mieszania i mieszaj roztwór na płytce mieszającej, aż roztwór stanie się jednorodny. Po wymieszaniu przykryj otwór kolby folią parafinową. nuta: Roztwór wytwarza ciepło, więc pozwól mu ostygnąć przed użyciem.
    • Po schłodzeniu, użyj lejka z proszkiem, aby przelać roztwór do polietylenowej butelki z napisem '50% w/w NaOH'. Przechowuj roztwór w korozyjnej szafce do przechowywania, aż będzie potrzebny.
    • Przygotuj 25 ml 0,5 M kwasu fosforowego. Za pomocą pipety miarowej o pojemności 1 ml odmierz 0,85 ml podstawowego 14,8 M kwasu fosforowego i dodaj go do kolby miarowej o pojemności 25 ml.
    • Napełnij kolbę wodą dejonizowaną do oznaczenia objętości. Dodaj mieszadło magnetyczne i mieszaj roztwór, aż będzie jednorodny.
    • Użyj lejka do proszku, aby przenieść roztwór do butelki z polietylenu oznaczonej '0.5 M H3PO4'. Przechowuj roztwór w korozyjnej szafce do przechowywania, aż będzie potrzebny.
    • Przygotuj 5 ml 1% fenoloftaleiny. Za pomocą pipety miarowej przenieś 2,5 ml etanolu do kolby Erlenmeyera.
    • Zważ 0,05 g fenoloftaleiny i dodaj ją do etanolu. Przepłukać łódkę wagową etanolem w celu przeniesienia pozostałości fenoloftaleiny.
    • Dodaj mieszadło i mieszaj roztwór, aż fenoloftaleina się rozpuści i roztwór stanie się jednorodny.
    • Dodaj kolejne 2,5 ml wody dejonizowanej do kolby i zamieszaj. Gdy roztwór jest dobrze wymieszany, przenieś go do oznakowanej butelki z zakraplaczem.
    • Przygotuj suchy wodoroftalan potasu (KHP). Odważyć około 20 g bulionu KHP do szklanego pojemnika z pokrywką.
    • Umieść odkryty szklany pojemnik w piekarniku w temperaturze 125 °F, aby wysuszyć KHP przez noc.
    • Gdy KHP wyschnie, zabezpiecz pokrywę i ustaw ją przy wadze, aby ostygła.
    • Upewnij się, że jest czysta i sucha szpatułka, kilka łódeczek do ważenia i 150-mililitrowa zlewka z napisem 'Nadmiar'.
  2. Przygotowanie laboratorium
    • Ustaw następujące szkło i sprzęt na każdym stanowisku laboratoryjnym (sugerujemy, aby uczniowie pracowali w parach):
      1 biurety szklanej o pojemności 50 ml
      1 60-mL plastikowa biureta z systemem 2-zaworowym
      3 kolby Erlenmeyera o pojemności 250 ml
      1 10-mililitrowy cylinder z podziałką
      1 50-mL cylinder z podziałką
      1 zlewka 100 ml
      1 zlewka 250 ml
      1 zlewka 400 ml
      1 Szklany pręt do mieszania
      1 Stojak na pierścionek
      1 Średni zacisk 2-bolcowy
      1 zacisk biurety
      1 pipeta 1-ml
      15 końcówek do pipet 1 ml
      1 butelka polietylenowa o pojemności 500 ml z nakrętką
      1 Licznik upuszczeń
      1 sonda czujnika pH
      1 Stirplate
      1 pasek mieszania
      1 System akwizycji danych
      1 Pendrive