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)