6.a.     Potenciometrické stanovení disociační konstanty slabé kyseliny

   $        

   ]Pro disociační konstantu slabé kyseliny HA platí

                                                                                                                        
   (1.)

   kde ,  a  jsou aktivity produktů disociace a nedisociované slabé kyseliny. Matematickou
   úpravou vztahu (1.)  získáme Hendersonovu-Hasselbalchovu rovnici:

   ^

                                                                                             
   (2.)

   Pro zředěné roztoky do koncentrace nejvýše lze aktivity nahradit molaritami a .

   K určení pK[A] je velmi vhodná potenciometrická titrace umožňující sledovat změnu pH
   a z měření určit molaritu disociované a nedisociované formy slabé kyseliny. Titraci provádíme
   dvěma způsoby, dle toho leží-li hodnota pK[A]  v kyselé či zásadité oblasti.

   Titrace  silným hydroxidem.

   pK[A] velmi slabé kyseliny HA (např. kyseliny borité v 1. stupni) můžeme určit z výsledků její
   titrace silným hydroxidem draselným (je možné eventuelně používat i hydroxid sodný).

   Při každém přidání silného hydroxidu KOH k roztoku slabé kyseliny HA platí zachování
   elektroneutrality roztoku  a zákon zachování hmoty pro anion slabé kyseliny:

       
                                                                                              
   (3.)

       
                                                                                                                
   (4.)

   Draselný kation zůstává při titraci disociován a jeho koncentrace  je rovna celkové analytické
   koncentraci silného hydroxidu . Tedy :

       
                                                                                                 
   (5.)

   Dosazením  tohoto vztahu do rovnice (6.4.) a následnou úpravou dostaneme pro koncentraci
   nedisociované kyseliny vztah:

                                                                                            (6.)

   Takto vypočtené koncentrace   a  dosazujeme Hendersonovy-Hasselbalchovy rovnice.

   Titrace soli slabé kyseliny silnou kyselinou.

   Disociační konstantu slabé kyseliny HA (například kyseliny octové) můžeme stanovit titrací
   její soli se silnou bazí KA (octan sodný či draselný) silnou kyselinou HX (např. HCl).

   V roztoku platí bilance elektroneutrality a zákon zachování hmoty pro anion slabé kyseliny:

                                                                                          (7.)

       
                                                                                                                
   (8.)

   Sůl KA je úplně disociována, takže je koncentrace  během titrace vždy rovna celkové analytické
   koncentraci soli . Ze stejného důvodu i koncentrace anointu silné kyseliny  je rovna celkové
   analytické koncentraci silné kyseliny . Nahradíme-li koncentrace  a  analytickými
   koncentracemi ve vztahu (7.) získáme :

                                                                                              
   (9.)

   Dosazením  tohoto vztahu do rovnice (9.) a následnou úpravou dostaneme:

       
                                                                                               
   (10.)

   G        

   ]Jsou-li ve vztazích (5.) (.6.) , (9.) nebo (10.) koncentrace  nebo  ve srovnání
   s analytickými koncentracemi řádově nižší je možné je při výpočtu zanedbat.

   

   ?        

   ]Úkol: Stanovte pK[a] kyseliny octové a pK[a]  kyseliny borité do prvního stupně.

   

   "        

   ]Potřeby: pH-metr, kombinovaná elektroda (skleněná / argentchloridová), navažovací lodička,
   pipeta (20ml), 2 dělené pipety (10ml, 1ml), 3 kádinky (100ml), pufry ke kalibraci skleněné
   elektrody (pH 4, 7, 9), 0,1M KOH nebo NaOH, 0,1M HCl, kyselina boritá, octan sodný, 3 plastové
   kelímky (100ml), 1 byreta na louh (10ml), 1 byreta na kyselinu (10ml).

   2        

   ]Postup: Seznámíme se s obsluhou pH – metru dle přiloženého návodu, zapneme jej do sítě a
   připravíme si k měření kombinovanou elektrodu.

   ·          Pomocí dvou pufrů o známém pH zkalibrujeme pH – metr. pH kalibračních pufrů volíme
   v okolí předpokládaného pK[a]. Při stanovení pK[a] kyseliny borité použijeme pufry o pH 7 a 9
   , v případě stanovení pK[a] kyseliny octové pufry o  pH 7 a 4. Pufry vracíme zpět do lahví.

   ·          Odvážíme s maximální přesností 5.10^-4 molu kyseliny borité (resp. octanu sodného).
   Navážku rozpustíme v 47,5 ml destilované vody.

   ·          Titrujeme titračním roztokem 0,1M KOH (resp. 0,1M HCl ) přesné koncentrace po 0,5ml
   až do 5ml. Po každém přídavku se změní poměr koncentrace disociované a nedisociované formy
   kyseliny. Po ustavení rovnováhy zaznamenáme hodnotu pH.

   G        

   ]Kombinovaná elektroda je tvořena skleněnou elektrodou tj. pracujeme opatrně, abychom křehkou
   skleněnou membránu nerozbili.

   

   ?        

   ]Protokol: Tabulka 1: obsahující objem přidaného činidla, naměřené hodnoty pH,  koncentrace:
    ,, , ,  výraz  a pK[A], střední hodnota pK[A] a její pravděpodobná chyba. Dále: porovnání
   vyhodnocené hodnoty pK[A] s tabelovanou hodnotou.

   Orientační značky:

      &     Úvod k skupině laboratorních úloh

     $    Teorie a vztahy k vyhodnocení úlohy

       ?      Úkol (otázka na níž odpovídá závěr laboratorní úlohy)

      "     Přístroje, potřeby a chemikálie potřebné k provedení úlohy

       G      Důležitá informace nebo upozornění

       2      Pracovní postup

      :     Způsob vyhodnocení

      ?     Co nezapomenout uvést v protokolu (viz obecná osnova v kap. 13)