ΠΟΤΕΝΣΙΟΜΕΤΡΙΑ

Report
ΠΟΤΕΝΣΙΟΜΕΤΡΙΚΟΣ
ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ pH ΚΑΙ
ΠΕΧΑΜΕΤΡΙΚΕΣ ΤΙΤΛΟΔΟΤΗΣΕΙΣ
Εργαστήριο Φυσικής Χημείας | Τμήμα Φαρμακευτικής
Δημήτριος Τσιπλακίδης
ΟΡΙΣΜΟΙ ΟΞΕΩΝ-ΒΑΣΕΩΝ
 Arrhenius: οξέα είναι ουσίες που όταν διαλυθούν σε
νερό διίστανται και δίνουν Η+ και αρνητικά
φορτισμένα ιόντα (Α-) ενώ οι βάσεις δίνουν ΟΗ- και
θετικά φορτισμένα ιόντα (Β+).
οξύ
βάση
 Brönsted-Lowry: οξέα είναι ουσίες που δίνουν
πρωτόνια ενώ βάσεις είναι ουσίες που
προσλαμβάνουν πρωτόνια.
 Lewis: οξέα είναι ουσίες που προσλαμβάνουν ένα
ζεύγος ηλεκτρονίων (ηλεκτρονιόφιλα) ενώ οι βάσεις
αποδίδουν ένα ζεύγος ηλεκτρονίων (πυρηνόφιλα)
ΔΙΑΣΤΑΣΗ (ΙΟΝΙΣΜΟΣ) ΑΣΘΕΝΩΝ ΟΞΕΩΝ-ΒΑΣΕΩΝ
 Έστω ασθενές οξύ ΗΑ αρχικής συγκέντρωσης C με βαθμό διάστασης α:
ΗΑ

Η+
αρχικά moles:
C
0
τελικά moles:
(1-α)C
αC
+ Α0
αC
 Συνεπώς η σταθερά διάστασης είναι:

Ka 

[ H ][ A ]
[H A ]
2
K a = α C

ή
 C  C
(1   )C
α=

Κα
C
Νόμος αραίωσης του Ostwald
ΔΙΑΣΤΑΣΗ (ΙΟΝΙΣΜΟΣ) ΑΣΘΕΝΩΝ ΟΞΕΩΝ-ΒΑΣΕΩΝ
 Η τιμή της Ka είναι ένα μέτρο της ισχύος του οξέος (βάσης), για μια ορισμένη θερμοκρασία,
δηλαδή, όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή της σταθεράς ιοντισμού του οξέος (βάσης) τόσο
ισχυρότερο είναι το οξύ (βάση).
 Με λογαρίθμηση λαμβάνουμε:
-
p H = p K a + lo g
[A ]
[H A ]
50%
και επομένως όταν [Α-]=[ΗΑ], τότε pH=pKa.
● σημείο μισού ιονισμού
●
ΔΕΙΚΤΕΣ ΚΑΙ ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ
 Δείκτες: Ουσίες των οποίων το χρώμα αλλάζει ανάλογα με το pH του διαλύματος στο οποίο
προστίθενται.
 Είναι συνήθως ασθενής οξέα ή βάσεις των οποίων τα αδιάστατα μόρια απορροφούν σε
διαφορετικό μήκος κύματος από τα ιόντα τους ή είναι άχρωμοι στην μία τους μορφή.
H Δ + Η2Ο  Δ + Η3Ο
-
 Οι δείκτες χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό του ισοδύναμου σημείου εξουδετέρωσης
ενός οξέος από μια βάση και αντίστροφα.
o [ΗΔ]  10[Δ-] (pH=pKδ-1) επικρατεί το χρώμα του ΗΔ
o [ΗΔ]  10[Δ-] (pH=pKδ+1) επικρατεί το χρώμα του ΔΔηλαδή, η περιοχή λειτουργίας του δείκτη είναι για pH=pKδ±1.
ΔΕΙΚΤΕΣ ΚΑΙ ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ
 Ρυθμιστικά διαλύματα: Διαλύματα των οποίων το pH παραμείνει πρακτικά σταθερό, όταν
προστεθεί μικρή αλλά υπολογίσιμη ποσότητα ισχυρών οξέων ή βάσεων.
 Επίσης μπορούν μέσα σε όρια να αραιωθούν, χωρίς να μεταβληθεί το pH τους.
 Τα διαλύματα αυτά περιέχουν ένα ασθενές οξύ και τη συζυγή του βάση (ΗΑ/Α-) ή μια ασθενή
βάση και το συζυγές της οξύ (Β/ΒΗ+).
 Παραδείγματα: HF και NaF (HF/ F-), NH4Cl και NH3 (NH3 / NH4+), οξικό οξύ και οξικό αμμώνιο.

HA  H  A

MA  M  A
-
p H  p K   lo g
[ά    ]
[   ύ]

εξίσωση
Henderson και Hasselbach
Η ρυθμιστική ικανότητα ενός ρυθμιστικού διαλύματος είναι στην περιοχή pH=pKα±1.
ΔΕΙΚΤΕΣ ΚΑΙ ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ
 Παράδειγμα ρυθμιστικού διαλύματος: Πλάσμα
Ομοιόμορφο pH (=7.4) στο πλάσμα του αίματος λόγω τριών οξέων και τα αντίστοιχα άλατά τους με
νάτριο:
• ανθρακικό οξύ
• δισόξινο φωσφορικό νάτριο
• πρωτεϊνες
ΠΟΤΕΝΣΙΟΜΕΤΡΙΚΟΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ pH
 Η μέτρηση του pH μπορεί να γίνει μέσω της μέτρησης της ηλεκτρεργετικής δύναμης (ΗΕΔ)
κατάλληλων γαλβανικών στοιχείων:
Ηλεκτρόδιο
αναφοράς
(εσωτερικό)
Εσωτερικό
διάλυμα
Γυάλινη
μεμβράνη
Άγνωστο
διάλυμα
Ηλεκτρόδιο
αναφοράς
(εξωτερικό)
 Η αρχή βασίζεται στο γεγονός ότι ορισμένα ηλεκτρόδια εμφανίζουν ΗΕΔ που εξαρτάται από την
ενεργότητα των Η+ του διαλύματος στο οποίο βρίσκονται.
 Έτσι για το ηλεκτρόδιο υάλου για σταθερή ενεργότητα (συγκέντρωση) Η+ στο εσωτερικό διάλυμα
και για ενεργότητα στο εξωτερικό (μετρούμενο) διάλυμα:
E  Eo 
RT
F
ln  H 
όπου Ε δυναμικό ηλεκτροδίου, Εο δυναμικό ηλεκτροδίου υάλου για α(H+)=1 (κανονικό δυναμικό).
ΠΟΤΕΝΣΙΟΜΕΤΡΙΚΟΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ pH
 Συνδυασμένο ηλεκτρόδιο υάλου
ΠΕΧΑΜΕΤΡΙΚΗ ΤΙΤΛΟΔΟΤΗΣΗ ΓΙΑ ΤΗΝ
ΕΥΡΕΣΗ ΤΟΥ pKA
 Έστω διάλυμα οξέος αρχικής συγκέντρωσης Co και όγκου V, το οποίο τιτλοδοτείται με
προσθήκη βάσης συγκέντρωσης bo και όγκου v.
αρχικά moles:
τελικά moles:
ΗΑ
+ BOH 
BA
Co∙V
bo∙v
0
0
0
bo∙V
bo∙V
Co∙V - bo∙V
Επομένως: [H A ] 
CoV  bov
Vv
  [Β Α ] 
+ H 2O
bov
Vv
Η μεταβολή του pH δίνεται από την εξίσωση των Henderson
και Hasselbalch:
Καμπύλη εξουδετέρωσης οξέος από βάση
(καμπύλη πεχαμετρικής τιτλοδότησης)
p H  p K a  lo g
[B A ]
[H A ]
 p K a  lo g
bo v
C oV  b o v
ΠΕΧΑΜΕΤΡΙΚΗ ΤΙΤΛΟΔΟΤΗΣΗ ΓΙΑ ΤΗΝ
ΕΥΡΕΣΗ ΤΟΥ pKA
 Στο σημείο μισής εξουδετέρωσης:
οπότε έχουμε:
CoV  bov 
1
2
CoV  bov 
CoV
2
C oV
p H  p K a  lo g
2
C oV 
C oV
2
 p K a  lo g 1  p H = p K a
ΠΕΧΑΜΕΤΡΙΚΟΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ pKΑ ΚΑΙ
ΤΗΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗΣ ΜΟΝΟΠΡΩΤΙΚΟΥ ΟΞΕΟΣ
 Θα προσδιοριστεί ο αρνητικός δεκαδικός λογάριθμος της σταθεράς διάστασης, pKα,
του οξικού οξέος (CH3COOH) μέσω πεχαμετρικής ογκομέτρησης.
Παρασκευή διαλύματος
CH3COOH
Μέτρηση pH
Λήψη καμπύλης εξουδετέρωσης
• Παρασκευάζεται διάλυμα οξικού οξέως συγκέντρωσης
0.1Ν (όγκου 100 ml) και τοποθετείται σε ποτήρι ζέσεως.
• Θέτουμε το πεχάμετρο σε λειτουργία και μετράμε το pH του
διαλύματος.
• Με προχοΐδα, προσθέτουμε διαδοχικά 0.5 ml διαλύματος NaOH
συγκέντρωσης 1Ν και μετράμε κάθε φορά το pH.
• Η διαδικασία αυτή συνεχίζεται και μετά την πλήρη εξουδετέρωση
μέχρι να λάβουμε όλη την καμπύλη τιτλοδότησης.
ΠΕΧΑΜΕΤΡΙΚΟΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ pKΑ ΚΑΙ
ΤΗΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗΣ ΜΟΝΟΠΡΩΤΙΚΟΥ ΟΞΕΟΣ
 Ζητούμενα:
1. Προσδιορισμός του pKα του οξικού οξέος από το σημείο μισής εξουδετέρωσης
της καμπύλης εξουδετέρωσης.
2. Ακριβής προσδιορισμός της αρχικής συγκέντρωσης του διαλύματος του
οξικού οξέος από το ισοδύναμο-τελικό σημείο της ογκομέτρησης.

similar documents