DETERMINAREA CONCENTRATIEI [H+] FOLOSIND INDICATORII

Determinarea concentratiei [H+] folosind indicatorii

1. Scopul lucrarii

Scopul lucrarii consta in insusirea metodologiei si tehnicii de lucru cu privire la determinarea concentratiei [H+] folosind indicatorii.

2. Baze teoretice

Indicatorii acid-baza  sunt coloranti a caror culoare depinde de concentratia ionului de hidrogen din solutie. Multi coloranti sunt potriviti pentru acest scop si fiecare isi schimba culoarea intr-un anumit domemiu al concentratiei ionului de hidrogen. Pentru aceasta determinare se folosesc doi indicatori care isi schimba culoarea in solutii acide (metiloranj si oranj IV) si doi indicatori pentru solutii bazice (carmin-violet si galben de alizarina R).

Se va prepara o serie de solutii acide etalon cu concentratii cunoscute de ioni H+(aq) prin dilutia unei solutii de acid tare de HCl 0,1M. Intr-o maniera similara va fi preparata o serie de solutii bazice prin dilutia unei solutii de baza tare NaOH 0,1M. Aceste solutii preparate vor servi ca etaloane. Folosind indicatorii potriviti se poate determina concentratia [H+] a unei solutii,,necunoscute,, prin compararea culorii colorantului din solutia necunoscuta cu cea formata in solutiile standard.Se determina de asemenea concentratia ionului de hidrogen a unei solutii intr-un acid slab si se calculeaza constanta sa de echilibru.In final, se va folosi un indicator pentru compararea volumului de NaOH 0,1M necesr pentru reactia cu volume egale de HCl 0,1M si de acid acetic, CH3COOH 0,1M.

3. Aparatura. Materiale. Substante

HCl 0,1N

eprubete

HCl 0,01M

cilindru gradat

HCl 0,001M

solutie indicator de Oranj IV

indicator metiloranj

NaOH 0,1M

HCl 0,0001M

solutie de acid acetic

indicator fenolftaleina

4. Mod de lucru

Prepararea unor solutii acide etalon: [H+] =10-1M pana la 10-4M

a) Se pun circa 10 ml HCl 0,1M intr-o eprubeta curata uscata de 13X100mm. Se eticheteaza aceasta eprubeta [H+ ]= 0,1M. Deoarece acidul clorhidric este un acid tare, el poate fi considerat complet ionizat in aceasta solutie diluata.

b) Preparati HCl 0,01M prin diluarea unui volum de HCl 0,1M cu noua volume de apa distilata. Folositi o pipeta si un cilindru gradat de 10ml. Masurati 1,0 ml de HCl 0,1M si 9,0 ml de apa distilata. Amestecati bine aceasta solutie si etichetati-o cu [H+] = 0,01M sau 10-2M.

c) In mod similar preparati 10 ml de HCl 0,001M prin dilutia unui volum standard preparat in etapa b. Amestecati-l bine si etichetati-l cu [H+] = 0,001M sau 10-3M.

d) Preparati final 10 ml de HCl 0,0001M prin dilutia unei solutii standard preparata in etapa c. Amestecati bine si etichetati cu [H+] = 0,0001M sau 10-4M.

e) Turnati jumatate din fiecare solutie preparata in eprubete curate astfel incat sa aveti doua seturi de etaloane. Etichetati in mod potrivit si noile eprubete. Fiecareia din cele patru eprubete dintr-un set adaugati-i o picatura de solutie indicator de Oranj IV. Fiecareia din cele patru eprubete din celalalt set adaugati-I o picatura de solutie de indicator metiloranj.

f) Notati culorile observate in fiecare din solutiile cu concentratii diferite ale ionilor de hidrogen. Retineti aceste etaloane pentru a fi folosite mai tarziu.

Prepararea unor solutii bazice standard [OH-]=10-1M pana la 10-4M

Urmati indicatiile din etapele a, b, c si d, dar pentru a prepara solutiile bazice folositi NaOH 0,1M in loc de HCl 0,1 M. Deoarece hidroxidul de sodiu este un electrolit tare, o solutie diluata poate fi considerata ca este complet ionizata astfel ca concentratia ionului hidroxil din solutia de NaOH 0,1M este 0,1M sau 10-1M.

Etichetati solutiile astfel preparate in etapele b, c, si d cu [OH-] = 10-2M;10-3M; si respectiv 10-4M.

g) Impartiti solutiile astfel ca sa obtineti doua seturi din cele patru etaloane asa cum s-a aratat in etapa e. Fiecareia din cele patru eprubete dintr-un set i se adauga o picatura de solutie de carmin violet. Fiecareia din cele patru eprubete din celalalt set si se adauga o picatura de solutie galben de alizarina R.

h) Notati culorile obsevate in fiecare din solutiile cu concentratii diferite ale ionului hidroxil. Retineti aceste etaloane pentru a fi folosite mai tarziu.

Determinarea concentratiei ionilor de hidrogen a unei solutii necunoscute.

i) Procurati-va circa 5 ml dintr-o solutie necunoscuta. Testati o portiune din ea cu hartie de turnesol pentru a determina concentratia aproximativa a ionilor de hidrogen.

j) Puneti cate circa 2 ml din solutia necunoscuta in doua eprubete mici. Daca solutia este acida, adaugati o picatura de solutie de Oranj IV intr-o eprubeta si o picatura de metiloranj in cealalta eprubeta. Daca solutia aste bazica, folositi carmin violet si galben de alizarina R.

k) Comparati culorile cu cele ale etaloanelor preparate de voi. Determinati si notati concentratia ionilor de hidrogen a solutiei necunoscute.

Determinarea concentratiei ionilor de hidrogen pentru solutia unui acid slab

l) Procurati-va circa 5 ml dintr-o solutie de acid acetic intr-o eprubeta mica, curata si uscata. Notati concentratia. Pentru etaloanele de acid se va folosi o solutie de 0,1 M, iar pentru restul o solutie 1,0M.

m) Puneti circa 2 ml din solutia de acid acetic in doua eprubete mici, curate. Adaugati o picatura de solutie de Oranj IV intr-una din eprubete si o picatura de solutie de metiloranj in cealalta eprubeta.

n) Comparati culorile cu cele ale etaloanelor continand aceeasi indicatori si estimati [H+] a solutiei de acid cat de exact puteti.

Determinarea volumului de NaOH 0,1M necesar pentru a reactiona cu volume egale de HCl 0,1M si CH3COOH 0,1M.

o) Folositi aceeasi pipeta curata pentru toate pipetarile. Masurati 20 picaturi de solutie HCl 0,1M intr-o eprubeta mica, curata.

p) Clatiti bine pipeta si masurati 20 picaturi de solutie CH3COOH 0,1M in alta eprubeta.Adaugati o picatura de indicator fenolftaleina in fiecare eprubeta. Fenolftaleina este un colorant indicator in domeniul in care [H+] = 10-1 M pana la 10-9M, dar devine rosu cand [H+] devine mai mic decat 10-9M sau cand [OH-] devine mai mare decat 10-5M.

r) Clatiti pipeta bine si adaugati picatura cu picatura solutia de NaOH 0,1M in fiecare solutie acida, pana cand indicatorul devine rosu, culoare care nu dispare la agitarea solutiei in eprubeta. Notati numarul de picaturi de NaOH 0,1M necesar pentru fiecare solutie.

5. Interpretare rezultate

1) Calculati constanta de echilibru a reactiei de echilibru care implica o solutie apoasa a unui acid slab, acidul acetic.

CH3COOH ↔ H+ + CH3COO-

Folositi valoarea concentratiei ionului de hidrogen determinata in etapa l. Puteti presupune ca concentratia ionului acetat, [CH3COO-], este egala cu [H+] si ca concentratia acidului acetic este practic egala cu concentratia solutiei folosite, fie 0,1M, fie 1,0M.

2) Precizati calitativ efectul fiecareia din urmatoarele experiente asupra reactiei de echilibru a acidului acetic.

Se dizolva in solutia de acid acetic 0,1M putin din sarea acetat de sodiu care produce ionii Na+(aq) si CH3COO-(aq).

Se adauga solutie de hidroxid de sodiu, picatura cu picatura, solutiei de CH3COOH 0,1M.

6. Chestionar de verificare

1. Ce reprezinta indicatorii acid-baza?

2. Calculati [H+] pentru fiecare din solutiile preparate folositi relatia:

[H+][OH-] = 10-4

3. Calculati pH-ul fiecareia din solutiile preparate.

4. Determinati [H+] a solutiei necunoscute studiate.

5. Presupuneti ca concentratia H+(aq) intr-o solutie de acid benzoic 1M este de 8Χ10-3M. Ce procent de acid benzoic C6H5COOH este ionizat in aceasta solutie apoasa?