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AB 2.10 - A
Söderblom-Gymnasium, Fachbereich Chemie
Inhaltsfeld 2: Säuren, Basen und analytische Verfahren / 2.10 Pufferlösungen
V14 Pufferlösungen herstellen und untersuchen
Zielsetzung:
Durchführung
In dem Versuch 11 haben Sie Natronlauge
mit Salzsäure titriert und dabei festgestellt,
dass kurz vor Erreichen des Äquivalenzpunkt bereits wenige Tropfen HCl ausreichen, um den pH-Wert sprungartig abfallen
zu lassen.
Acetatpuffer: Lösen Sie in 200 ml Wasser
gleiche Stoffmengen Essigsäure und Natriumacetat (zum Beispiel je 0,1 mol).
Dasselbe passiert, wenn man destilliertes
Wasser mit wenigen Tropfen Säure oder
Lauge versetzt: Der pH-Wert sinkt schlagartig ab bzw. steigt schlagartig an (siehe dazu
Rechnung auf der Rückseite).
Bei vielen chemischen und biologischen
Vorgängen darf sich aber der pH-Wert einer
Lösung während einer Reaktion nicht oder
so gut wie nicht verändern.
Bei solchen chemischen Reaktionen oder
biologischen Vorgängen kommen dann
Pufferlösungen zum Einsatz.
In den beiden folgenden Versuchen sollen
Sie zwei dieser Pufferlösungen herstellen
und ihre Pufferwirkung untersuchen.
Phosphatpuffer: Lösen Sie in 200 ml Wasser gleiche Stoffmengen NaH2PO4 und
Na2HPO4 (Natrium-Dihydrogenphosphat
und Dinatrium-Hydrogenphosphat. Statt
dessen können Sie auch die entsprechenden Kaliumsalze verwenden).
Untersuchung der Puffer:
Verteilen Sie jede Pufferlösung auf zwei
kleine Bechergläser. Füllen Sie zur Kontrolle zwei andere kleine Becherglas mit je 100
ml dest. Wasser. Insgesamt müssen Sie also sechs Bechergläser vorbereiten.
Geben Sie dann portionsweise (entsprechend der Tabelle) Salzsäure bzw. Natronlauge der Konzentration 1 mol/l in die sechs
Bechergläser, notieren Sie die gemessenen
pH-Werte (oder die Farbe des Universalindikators) und vervollständigen Sie die Tabelle auf dieser Seite.
Stellen Sie Ihre Ergebnisse graphisch in
Form von vier Kurven in einem Koordinatensystem dar. Waagerechte Achse: zugegebenes Volumen an HCl bzw. NaOH,
senkrechte Achse: pH-Wert.
Lösung im
Becherglas
Zugabe von
dest. Wasser
Salzsäure
Acetatpuffer
Salzsäure
Phosphatpuffer
Salzsäure
dest. Wasser
Natronlauge
Acetatpuffer
Natronlauge
Phosphatpuffer
Natronlauge
Datei erstellt von: Ulrich Helmich im Oktober 2014
0 ml
1 ml
2 ml
5 ml
10 ml
20 ml
Söderblom-Gymnasium, Fachbereich Chemie
Inhaltsfeld 2: Säuren, Basen und analytische Verfahren / 2.10 Pufferlösungen
AB 2.10 - A, S. 2
Warum verändert 1 Tropfen Salzsäure den pH-Wert von
Wasser so schlagartig?
Zur Beantwortung dieser Frage machen wir
mal eine kleine Rechnung.
Wenn wir schon mal dabei sind: Wie
stark wird der pH-Wert durch einen wei-
Stellen Sie sich 1 Liter dest. Wasser vor.
Die Konzentration der Oxonium-Ionen beträgt hier exakt 10-7 mol/l.
teren Tropfen Salzsäure verändert?
Nun geben wir 1 Tropfen Salzsäure der
Konzentration 1 mol/l in das Wasser. Das
Volumen eines Tropfens liegt zwischen 1/20
und 1/40 ml. Nehmen wir mal den Mittelwert, also 1/30 ml.
In 1 Liter der Salzsäure befindet sich eine
Stoffmenge n(HCl) = 1 mol. 1 ml der Säure
enthält also 1/1000 mol bzw. 0,001 mol HCl,
und ein Tropfen entsprechend 0,000033
mol bzw. 10-4,47 mol. Da Salzsäure eine
starke Säure ist, sind alle HCl-Moleküle dissoziiert, und es gilt:
n(H3O+) = n(HCl) = 10-4,47 mol
Die Stoffmenge n(H3O+) in dem Liter dest.
Wasser beträgt genau 10-7 mol. Mit dem 1
Tropfen Salzsäure gibt man nun 10-4,47 mol
dazu, n(H3O+) steigt damit auf einen Wert
von 10-4,48 mol an. Entsprechendes gilt für
die Konzentration c(H3O+), sie hat jetzt einen Wert von 10-4,48 mol/l.
Der pH-Wert des dest. Wasser sinkt durch
die Zugabe von 1 Tropfen HCl der Konzentration 1 mol/l also von 7,00 auf 4,48.
Datei erstellt von: Ulrich Helmich im Oktober 2014
Die Stoffmenge n(HCl) in der Lösung verdoppelt sich, sie liegt jetzt bei 2 * 10-4,48 mol
= 10-4,176 mol. Der pH-Wert sinkt also auf
rund 4,2, wenn man einen weiteren Tropfen
HCl in die Lösung gibt.
Der erste Tropfen hatte also einen weit größeren Einfluss auf den pH-Wert als der
zweite Tropfen.
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Gesundheitswesen
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