DISOLUZIO INDARGETZAILEAREN

PRESTAKETA.

TANPOI-AHALMENA ETA TENPERATURAREN

ERAGINA

TANPOIA

AMAIA GASCUE

ESTIBALIZ GOICOECHEA

AURKIBIDEA1. LABURPENA

2 .OINARRI TEORIKOA

3. MATERIALAK ETA PRODUKTUAK

4. PROZEDURA ESPERIMENTALA

4 .1 DISOLUZIO INDARGETZAILEAREN PRESTAKETA

4 .2 DISOLUZIOAREN GIRO TENPERATURAKO TANPOI-AHALMENAREN NEURKETA

4 .3 DISOLUZIO INDARGETZAILEAREN GAINEKO TENPERATURAREN ERAGINAREN AZTERKETA

5 . EMAITZAK

6 . BESTE TALDEEN EMAITZAK

6.1 0,02M H2PO4/HPO4-2

6.2 Tris 0,2M

6.3 0,2M H2PO4/HPO4-2

7 . ONDORIOAK

7 .1 TANPOI-AHALMENA

7 .2 INDARGETZAILEAREN GAINEKO TENPERATURAREN ERAGINA

LABURPENA

Praktika honetan disoluzio indargetzaile desberdinak prestatu ditugu kontzentrazio ezberdinetan. Alde batetik, H2PO4

- 0.2M eta 0.02M-ko indargetzaileak eta bestetik TRIS 0.2M eta 0.02M-koak. Behin prestatuta ditugula, tanpoi-ahalmena behatu dugu, baita tenperaturak haiengan duen eragina ere.

Honetaz gain, ur desionizatuaren pH aldaketa neurtu dugu HCl eta NaOH gehitzerakoan.

OINARRI TEORIKOA

Disoluzio indargetzailea azido edo base bat gehitzerakoan pH aldaketa txikiak jasaten duen disoluzioari deritzo. Gehien erabiltzen diren disoluzio indargetzaileak azido-base bikote konjokatuek eratutakoak dira. Disoluzio indargetzaile hauek garrantzitsuak dira zientzietako hainbat alorretan, izan ere, interes biologikodun erreakzio gehienek pH-arekiko menpekotasun handia erakusten dute.

Mekanismoari dagokionez, adibide batekin azalduko dugu:

CH3-COOH ↔ CH3-COO- + H+

Erreakzio honi NaOH bezalako base sendo bat gehituz gero, disoziatu egingo da(Na+ eta + OH- emanez), hidroxilo taldeak protoiekin erreakzionatu eta ura emango dutelarik. Era berean, aske dagoen azetatoa sodioarekin elkartuko da sodio azetatoa emateko, base ahula delarik, alegia.

Henderson Hasselbach ekuazio erabili ohi da:

Ekuazio hau adierazpen hautatik lortzen da:

Ondorioz, Sistemaren pH-a [gatz]/[azido]ren menpean dago Sistemaren ezaugarri indargetzaileak Ac- tik datorkio (adibidez, CH3-COOtik) pHaren aldaketak indargabetu egiten du, baina ez guztiz galarazi Ahalmen indargetzailea: pHa unitate batean aldatzeko behar den base edo

azido kantitatea izango da, hau kontzentrazioa eta disoziazioaren mailakoa izango delarik

Aipatzekoa da sistemaren pHa [gatz]/[azido] proportzioaren arabera aldatuko dela eta ahalmen indargetzaile maximoa pH = pKa denean lortuko dela. Horretarako, kasu honetan [Ac-]=[HAc] izan beharko du. Gainera, kontzentrazio biak oso altuak badira poliki aldatuko da pHa.

Aipatzekoa da ere, gatzak elektrolito sendoak direnez eta ondorioz hauen disoziazioa osoa denez ioiaren eta gatzaren kontzentrazioak berdinak dira. Adibidez:

Orekan:

Beraz esandakoaren arabera, hau betetzen da:

=

ERABILITAKO MATERIALA

1 100ml-ko matraze aforatu 1 pHmetroa

1 beirazko ziria 1 tanta xurgatzailea

4 50ml-ko prezipitatu-ontzi 1 pipeta

1 mikropipeta 1 izotz bainua

ERABILITAKO PRODUKTUAK

NaOH (s) TRIS(s)

HCl (con.) Na3PO4(s)

Ur desionizatua

PROZEDURA ESPERIMENTALA

1. Disoluzio indargetzailearen prestaketa

pH 8,0 duen eta 0,02M den Tris/TrisH+ disoluzio idargetzailea prestatzeko Tris(s) gatza eta HCl erabili ditugu, honako erreakzio hau gertatu delarik:

Tris- + HCl TrisH+ + Cl-

Oreka:

TrisH+ + H2O Tris + H3O+

pKa = -log Ka= -log 8,31.10-9= 8,08

Lehenengo eta behin, pisatu behar den Tris--a kalkulatu behar da, baita HCl bolumena ere, disoluzio indargetzailearen bolumena 100ml izango delarik.

Balantzan pisaturiko Tris--a hauspeakin-ontzi batean ur pixka batekin disolbatu.

Kanpaian, mikropipeta erabiliz, HCl bolumena neurtu eta aurreko hauspeakin-ontzi horretara gehitu, ondoren 100ml-ko matraze aforatura pasaraziz.

Ur-desionizatuaz matrazea enrasatu eta parekatu.

Behin pHmetroa kalibratuta dagoela, tanpoairen pH-a neurtu. pH 8 lortzea da gure helburua, beraz, behar izatekotan, HCl edo NaOH gehitu doitu dadin.

2. Disoluzioaren giro tenperaturako tanpoi-ahalmenaren neurketa

Disoluzio indargetzailearen 40ml pipetarekin neurtu eta horren pH-a neurtu.

HCl 1M gehitu 0,5ml-ka eta pH-a neurtu aldaketa bortitz bat behatu arte (3-4 unitate aldaketa)

Tanpoiaren beste 40 ml neurtu eta honi 0,5ml-ka NaOH gehitu pH-aren aldaketa aztertuz.

40 ml ur desionizatu dituzten bi hauspeakin-ontzi prestatu eta aurreko prozedura berdina burutu, hau da, lehenengo 40ml-ei 0,5ml-ka HCl gehitu eta bigarrenei NaOH.

3. Disoluzio indargetzailearen gaineko tenperaturaren eraginaren azterketa

Disoluzio indargetzailea izotzetan mantendu 10 minututan zehar eta ondoren, pH-a neurtu.

EMAITZAK

1. Disoluzio indargetzailearen prestaketa

Hasteko, ezinbestekoa da Tris--ren kantitate egokia pisatzea. Horretarako, potean, bere masa molarra 121,14 g/mol-ekoa dela ikusi dugu.

Tris-: M=121,14 g/mol

Masa molarra, disoluzioaren bolumena (100ml) eta disoluzio indargetzailearen kontzentrazioa (0,02M) jakinda, pisatu behar ditugun gramoak kalkula ditzakegu:

0,02 mol/L x 0,1L x ------------ = 0,24g TrisH+ pisatu behar ditugu

Honetaz gain, HCl bolumena ere kalkulatzea beharrezkoa da:

HCl: d= 1,19 g/cm3 , R= %37

Horretarako, Tris- eta TrisH+-ren orekako kontzentrazioak kalkulatuko ditugu, TrisH+-ren orekako kontzentrazio hasierako HCl-rena bezalakoa izango delarik:

TrisH+ + H2O Tris- + HCl pKa = 8,08

- 0,02 x (HASIERAN)

x 0,02-x - (OREKAN)

0,0109M 0,009M

pH= pKa + log [Tris-]/[TrisH+]

8= 8,08 + log [Tris-]/[TrisH+] -0,08= log [Tris-]/[TrisH+] 0,83= [Tris-]/[TrisH+]

121,14 g

1 mol TrisH+

[Tris-]+[TrisH+]= 0,02M 0,02- [TrisH+]= [Tris-] 0,02M - 0,0109M= 0,009M= [Tris-]

0,83= 0,02- [TrisH+]/[TrisH+] 1,83[TrisH+]= 0,02 [TrisH+]= 0,0109M

VHCl = 0,0109 mol/L x ---------------- x ------------------- x ------------- x --------------- = 0,09035 ml HCl

37ml

Disoluzio indargetzailea prestatu ostean, pHmetroak adierazten duen pH-a 8,02 da, beraz, ez dugu zertan pH hori doitu beharrik, ondorioz, dagoeneko pH 8 duen 0,02M-ko Tris/TrisH+ tanpoia prestatuta dugu.

2. Disoluzioaren giro tenperaturako tanpoi-ahalmenaren neurketa

A) 40ml tanpoia + HCl

ml (HCl) 0 0,5 1pH 8,02 2,84 1,70

HCl-ren 0,5ml-ko gehiketa batekin dagoeneko pH-an aldaketa bortitza somatu dugu, gutxi gorabehera 5 unitateko jaitsiera eman delarik.

B) 40ml tanpoia+ NaOH

ml(NaOH) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

pH 8,02 11,27 11,92 12,01 12,07 12,23 12,70

C) 40ml ur + HCl

1L

1000ml 1mol HCl 37ml 1,19g HCl

36,5 g HCl 100ml 1 cm3

ml (HCl) 0 0,5

pH 7,07 2,05

D) 40ml ur+ NaOH

ml (NaOH) 0 0,5 1 1,5 2 2,5

pH 7,07 12,38 12,63 12,76 12,86 12,95

Nahiz eta urarekin pH neurketak egiterakoan grafikoki adierazi ditugun datuak lortu, pHmetroarekin zenbait arazo izan genituen, izan ere, ez zuen pH zehatza adierazten eta etengabe balioak aldatzen zebilen. Beraz, kasu honetan, onena esperimentalki pH balioa kalkulatzea da:

Uraren protoi kontzentrazioa 10-7 da, beraz, 0,5ml HCl (1M) gehitzean bere pH honelako izan beharko Luke:

1 mol HCl

0,0005L x----------------- = 5.10-4 mol HCl

5.10-4 + 10-7= 5.10-4 ez dira beraz uraren protoiak kontutan hartzen haien kontzentrazioa oso baxu baita HCl enarekin konparatuz

Ondorioz,

pH= -log [H+] = -log 5.10-4 = 3,30

Esperimentalki, 2,05 lortu genuen, ez dago esperotako baliotik gertu baina hala ere ikusten da pH asko jeitsi egin dela eta beraz urak ez duela indargetzaile ahalmenik.

NaOH aren gehikuntzarekin pHa honelakoa lortu beharko genuke:

5.10-4H+ + 5.10-4OH- = H2O

10-7H+ - 5.10-4 = 5.10-4

Beraz pOH= -log [OH-]== -log 5.10-4 = 3.3

Beraz pH+ pOH= 14 denez pH= 14-3,3= 10,7

Esperimentalki hau lortu dugu: 12,38 ( lortu beharreko baliotik ez oso gertu) honekin aurretik esandakoa baietatzen dugu, urak ez Du indargetzaile ahalmenik.

3. Disoluzio indargetzailearen gaineko tenperaturaren eraginaren azterketa

Disoluzio indargetzailea izotzetan 10 minutu utzi ostean, pH-ak 8,85 markatzen du, beraz, pH-a tenperatura jaistean, kasu honetan, igo egin da:

Tenperaturaren jaitsiera

pHo= 8,02 pH= 8,85

BESTE TALDEEN EMAITZAK

0,02M H2PO4/HPO4-2

A) 40ml tanpoia + HCl

ml (HCl) 0 0,5 1 1,5

pH 8,01 6,73 3,06 2,50

1 L

B) 40ml tanpoia + NaOH

ml (NaOH) 0 0,5 1 1,5 2

pH 8,01 11,41 11,70 11,80 12,04

Tris 0,2M

A) 40ml tanpoia + NaOH

ml(NaOH) 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5

pH 8.15 8.29 8.4 8.53 8.65 8.77 8.93 9.13 9.41 10.08 11.79 12.12 12.18

B) 40 ml tanpoia + HCl

0,2M H2PO4/HPO4-2

A) 40ml tanpoia + NaOH

ml(NaOH) 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4,5 5

Tanpoia 8.32 9.33 11.46 11.62 11.81 11.97 12.13 12.29 12,37 12,57

ml(HCl) 0.5 1 1.5 2 2.5 3

pH 7.93 7.77 7.56 7.6 7,4 6

B) 40 ml tanpoia + HCl

ml(HCl) 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6

pH 7,79 7,56 7,43 7,26 7,11 7,00 6,82 6,8 6,35 6,04 5,02 3,15

ONDORIOAK

1)Tanpoi-ahalmena konparatzeko grafika hauetan oinarritu gara:

Tris + H+ TrisH+

Gure ustez logikoena da, tanpoi-ahalmen handiena duena Tris 0,2M-ekoa izatea, eta txikiena duena H2PO4- 0,02 izatea. Baina guk lortutako emaitzetan (HCl aren grafikoa) ez da argi ikusten txikiena H2PO4- 0,02M dueni, gurean Tris 0,02M-k du txikiena.

Gure suposaketak zenait gauzetan oinarritzen dira: Tris-ek pKa 8,08 du eta beraz, gure tanpoiaren pH 8 denez bertatik hurbilen dagoena da. Hala ere, Tris 0,02M-ko tanpoiak ez du ahalmen handirik bere kontzentrazioa oso baxua delako eta ondorioz bere konstanteari begiratuz Tris-aren kontzentrazioa oso baxua denez HCl-a gehitzean ez da gai izanen protoi ugari hartzeko(errreakzioa eskubirantz joko du). NaOHarekin berdina gertatuko da TrisH+aren kontzentrazioa baxua denez ez ditu protoi askorik askatuko hauek OH- arekin elkartzeko eta ura sortzeko( erreakzioa ezkerrerantz joko du).

pKa = -log Ka= -log 8,31.10-9= 8,08

Bestetik, logikoa da ere ahalmen txikiena duena H2PO4- 0,02M a izatea, bere pKa 7,21 delako eta beraz gure pH 8tik nahiko urrun dagoelako. Eta gainera bere kontzentrazioa os baxua denez, ez du ahalmen handirik izanen.

Geratzen diren beste bi indargetzaileen ahalmenari dagokionez, grafikoan ikusten da, H2PO4- 0,2M –k Tris 0.02M-koa baino ahalmen handiago du baina hala ere, haien arteko diferentzia ez da oso nabarigarria.

2)Indargetzailearen gaineko tenperaturaren eragina

Hau ulertzeko kontuan izan behar dugu , AG= -RTlnK dela. Beraz, tenperatura jeistean, Le Chatelier-ren Printzipioaren arabera:

AH<0 (exotermikoa) bada erreakzioa ezkerrerantz joko du

AH>0 (endortermikoa) bada, erreakzioa eskubirantz joko du

Bestetik ere kontutan hartu behar dugu indar ionikoa:

log + H+= [H+] H+

Tenperatura jeistean pHa aldatuko da, izan ere, Gibbsen energiarekiko eta indar ionikoarekiko funtziopean dagoelako. Hau dela eta esperimentalki kalkulatzea erabakitzen da. Gainera laborategiko tresneriak ere eragina dauka, beraz, pH aldaketa hori ez oso doia, ezin dezakegu zehazki determinatu pH jaitsi edo igoko den.

Gure kasuan pH igo bazen ere beste ikaskideekin konparatu dugu eta batzuk pHaren jaitsiera lortu zuten.