Pufferkapazitätsbestimmung < Chemie < Naturwiss. < Vorhilfe
|
| Status: |
(Frage) beantwortet  | | Datum: | 15:51 Do 08.03.2012 | | Autor: | sunny9 |
Guten Tag,
ich habe eine Aufgbe in Chemie und komme dabei nicht weiter, deswegen wollte ich hier um Hilfe bitten.
Es geht um die Pufferkapazitätsbestimmung. Im unterricht hat jeden von uns ein Praktikum durchgeführt, wovon wir nun die Auswertung anfertigen sollen.
Ich habe eine Stammlösung hergestellt, in dem ich erst 10ml von einer 500mmol/dm³ [mm] NaH_2PO_4 [/mm] Lösung pipertiert habe und bis 100ml mit dest. Wasser aufgefüllt habe. Danach habe ich 20ml von einer 500mmol/dm³ [mm] Na_2HPO_4 [/mm] Lösung pipertiert und wieder bis 100ml aufgefüllt.
Aus beiden Gefäßen habe ich nun jeweils 20ml entnommen und in einem neuen Glas gemischt, worin nun 40ml waren. Dies habe ich zweimal gemacht.
Das eine Glas habe ich mit HCl pipertiert und das andere mit NaOH. Durch einen ph-Meter habe ich solange pipertiert, bis eine Änderung von 1 beim pH-Wert vorhanden war.
Mein gemesseren Ausgangs-pH-Wert war etwa 7,13
Die Konzentration von HCl ist: 0,08913mol/dm³
Die Konzentration von NaOH ist: 0,1904mol/dm³
Bei HCl ist der Umschwung bei 13,2ml Verbrauch und bei NaOH bei 9,4ml Verbrauch.
Die Aufgabe besteht nun darin, die Pufferkapazität zu berechnen, wobei 40ml als konstantes Volumen betrachtet werden sollte.
Einemal sollte es theoretisch ausgerechnet werden mit [mm] H_3PO_4: K_{a2}=6,2\*10^{-8} [/mm] und einmal mit meinen Messwerten.
Jeweils theretisch und experimentell sollte der ph_Wert des Puffers, die Pufferkapazität bei der Gabe von Säure und die Pufferkapazität bei Gabe von Base errechnet werden.
Ich habe mir dabei überlegt, dass als experimentelle Werte die theoretischen Werte bei den Rechnungen herauskommen müssten. Ist diese Überlegung richtig oder vergesse ich dabei etwas?
Mein weitere Ansatz ist erst einmal die Konzentration der Stammlösungen zu berechnen.
[mm] c=\bruch{n}{V} [/mm] n=500mmol/dm³=0,5mol/dm³ [mm] V_1=0,01L V_2=0,02L
[/mm]
also: [mm] c_{NaH_2PO_4}=50mol/L [/mm] und [mm] c_{NA_2HPO_4}=25mol/L
[/mm]
Leider bn ich mir dabei nicht mal sicher.
Den theoretischen ph-Wert: [mm] pH=pK_s+lg \left(\bruch{(HPO_4)^2}{H_2PO_4}\right)
[/mm]
[mm] pK_s=-lg(K_s)=-lg(6,2*10^{-8})=7,20761
[/mm]
pH=7,2+lg [mm] \left(\bruch{(HPO_4)^2}{H_2PO_4}\right)
[/mm]
Ich weiß jetzt nicht, was ich da einsetzen müsste.
Die Pufferkapazität für starke Säuren:
[mm] x=\bruch{9*c_{HA}*c_A}{10*c_{HA}+c_A}
[/mm]
[mm] X=\bruch{9*50mol/L*25mol/L}{10*50mol/L+25mol/L} [/mm] = 21,42857(mol?)
Für eine starke Base:
[mm] x=\bruch{9*c_{HA}*c_A}{10*c_A+c_{HA}}
[/mm]
[mm] X=\bruch{9*50mol/L*25mol/L}{10*25mol/L+50mol/L} [/mm] = 37,5
Ich denke, man muss irgendwo noch aufpassen, weil durch die Verdünnung die Konzentrationen ja halbiert werden.
Für die experimentlle Auswertung weiß ich jetzt nicht, wo ich die Werte einsetzen sollte oder wie ich jetzt kontrollieren, wie gut denn nun meine Werte waren.
Ich wäre sehr froh, wenn mir jemand in diesem ganzen Durcheinander helfen könnte und bedanke mich jetzt schon einmal.
|
|
| |
|
Hallo sunny9,
> Guten Tag,
>
> ich habe eine Aufgbe in Chemie und komme dabei nicht
> weiter, deswegen wollte ich hier um Hilfe bitten.
> Es geht um die Pufferkapazitätsbestimmung. Im unterricht
> hat jeden von uns ein Praktikum durchgeführt, wovon wir
> nun die Auswertung anfertigen sollen.
>
> Ich habe eine Stammlösung hergestellt, in dem ich erst
> 10ml von einer 500mmol/dm³ [mm]NaH_2PO_4[/mm] Lösung pipertiert
> habe und bis 100ml mit dest. Wasser aufgefüllt habe.
Das nenne ich einmal Lösung A. [mm] c(H_2PO_4^{-}) [/mm] = 50 mmol/l.
$pH [mm] \; [/mm] = [mm] \; \frac{pKs1+pKs2}{2} \; [/mm] = [mm] \; \frac{2,12+7,207}{2} \; \approx [/mm] 4,66$
> Danach habe ich 20ml von einer 500mmol/dm³ [mm]Na_2HPO_4[/mm]
> Lösung pipertiert und wieder bis 100ml aufgefüllt.
Das nenne ich Lösung B. [mm] c(HPO_4^{2-}) [/mm] = 100 mmol/l .
$pH [mm] \; [/mm] = [mm] \; \frac{pKs1+pKs2}{2} \; [/mm] = [mm] \; \frac{7,207+12,325}{2} \; \approx [/mm] 9,766$
> Aus beiden Gefäßen habe ich nun jeweils 20ml entnommen
> und in einem neuen Glas gemischt, worin nun 40ml waren.
> Dies habe ich zweimal gemacht.
20 ml A + 20 ml B = 40 ml AB
$pH [mm] \; [/mm] = [mm] \; [/mm] pKs2 + lg [mm] \left( \frac{[HPO_4^{2-}]}{[H_2PO_4^{-}]} \right)= \; [/mm] 7,2 + lg [mm] \left( \frac{2}{1} \right) \; \approx [/mm] 7,501$
> Das eine Glas habe ich mit HCl pipertiert und das andere
> mit NaOH. Durch einen ph-Meter habe ich solange pipertiert,
> bis eine Änderung von 1 beim pH-Wert vorhanden war.
>
> Mein gemesseren Ausgangs-pH-Wert war etwa 7,13
Hattet Ihr eure pH-Meter vorher geeicht? Theoretisch sollte der pH-Wert 7,5 betragen. Das ist zwar kein großer Unterschied - aber immerhin ...
> Die Konzentration von HCl ist: 0,08913mol/dm³
> Die Konzentration von NaOH ist: 0,1904mol/dm³
>
> Bei HCl ist der Umschwung bei 13,2ml Verbrauch und bei NaOH
> bei 9,4ml Verbrauch.
Zur Säure: $13,2 [mm] \; [/mm] ml * 0,08913 [mm] \; [/mm] mmol/ml = 1,1765 [mm] \; [/mm] mmol$
Vor Säurezugabe:
Dihydrogenphosphat: 1 mmol und Hydrogenphosphat: 2 mmol
Nach Säurezugabe:
Dihydrogenphosphat: 2,1765 mmol und Hydrogenphosphat: 0,8235 mmol
$pH [mm] \; [/mm] = [mm] \; [/mm] pKs2 + lg [mm] \left( \frac{[HPO_4^{2-}]}{[H_2PO_4^{-}]} \right)= \; [/mm] 7,2 + lg [mm] \left( \frac{0,8235}{2,1765} \right) \; \approx [/mm] 6,778$
Zur Base: $9,4 [mm] \; [/mm] ml * 0,1904 [mm] \; [/mm] mmol/ml = 1,789760 [mm] \; [/mm] mmol$
Vor Basezugabe:
Dihydrogenphosphat: 1 mmol und Hydrogenphosphat: 2 mmol
Nach Basezugabe:
Dihydrogenphosphat: 0 mmol und Hydrogenphosphat: 2,2102 mmol und Phosphat: 0,789760 mmol
$pH [mm] \; [/mm] = [mm] \; [/mm] pKs3 + lg [mm] \left( \frac{[PO_4^{3-}]}{[HPO_4^{2-}]} \right)= \; [/mm] 12,325 + lg [mm] \left( \frac{0,8235}{2,1765} \right) \; \approx [/mm] 11,88$
> Die Aufgabe besteht nun darin, die Pufferkapazität zu
> berechnen, wobei 40ml als konstantes Volumen betrachtet
> werden sollte.
> Einemal sollte es theoretisch ausgerechnet werden mit
> [mm]H_3PO_4: K_{a2}=6,2\*10^{-8}[/mm] und einmal mit meinen
> Messwerten.
Bist Du sicher, dass Deine Messwerte stimmen - bzw. Deine Aufzeichnungen?
Wenn ich vom theoretischen pH = 7,5 ausgehe, und NaOH hinzufüge, so dass der pH um einen Wert steigen soll, so komme ich auf eine Zugabe von 4,5 ml Natronlauge - und nicht auf 9,4 ml:
Zur Base: $4,5 [mm] \; [/mm] ml * 0,1904 [mm] \; [/mm] mmol/ml = 0,8571 [mm] \; [/mm] mmol$
Vor Basezugabe:
Dihydrogenphosphat: 1 mmol und Hydrogenphosphat: 2 mmol
Nach Basezugabe:
Dihydrogenphosphat: 0,1429 mmol und Hydrogenphosphat: 2,8571 mmol
$pH [mm] \; [/mm] = [mm] \; [/mm] pKs2 + lg [mm] \left( \frac{[HPO_4^{2-}]}{[H_2PO_4^{-}]} \right)= \; [/mm] 7,2 + lg [mm] \left( \frac{2,8571}{0,1429} \right) \; \approx [/mm] 8,5$
> Jeweils theretisch und experimentell sollte der ph_Wert
> des Puffers, die Pufferkapazität bei der Gabe von Säure
> und die Pufferkapazität bei Gabe von Base errechnet
> werden.
>
> Ich habe mir dabei überlegt, dass als experimentelle Werte
> die theoretischen Werte bei den Rechnungen herauskommen
> müssten. Ist diese Überlegung richtig oder vergesse ich
> dabei etwas?
> Mein weitere Ansatz ist erst einmal die Konzentration der
> Stammlösungen zu berechnen.
> [mm]c=\bruch{n}{V}[/mm] n=500mmol/dm³=0,5mol/dm³ [mm]V_1=0,01L V_2=0,02L[/mm]
>
> also: [mm]c_{NaH_2PO_4}=50mol/L[/mm] und [mm]c_{NA_2HPO_4}=25mol/L[/mm]
> Leider bn ich mir dabei nicht mal sicher.
> Den theoretischen ph-Wert: [mm]pH=pK_s+lg \left(\bruch{(HPO_4)^2}{H_2PO_4}\right)[/mm]
>
> [mm]pK_s=-lg(K_s)=-lg(6,2*10^{-8})=7,20761[/mm]
> pH=7,2+lg [mm]\left(\bruch{(HPO_4)^2}{H_2PO_4}\right)[/mm]
> Ich weiß jetzt nicht, was ich da einsetzen müsste.
>
> Die Pufferkapazität für starke Säuren:
> [mm]x=\bruch{9*c_{HA}*c_A}{10*c_{HA}+c_A}[/mm]
> [mm]X=\bruch{9*50mol/L*25mol/L}{10*50mol/L+25mol/L}[/mm] =
> 21,42857(mol?)
>
> Für eine starke Base:
> [mm]x=\bruch{9*c_{HA}*c_A}{10*c_A+c_{HA}}[/mm]
> [mm]X=\bruch{9*50mol/L*25mol/L}{10*25mol/L+50mol/L}[/mm] = 37,5
>
> Ich denke, man muss irgendwo noch aufpassen, weil durch die
> Verdünnung die Konzentrationen ja halbiert werden.
>
> Für die experimentlle Auswertung weiß ich jetzt nicht, wo
> ich die Werte einsetzen sollte oder wie ich jetzt
> kontrollieren, wie gut denn nun meine Werte waren.
>
> Ich wäre sehr froh, wenn mir jemand in diesem ganzen
> Durcheinander helfen könnte und bedanke mich jetzt schon
> einmal.
LG, Martinius
|
|
|
|
