Transcript ΠΟΤΕΝΣΙΟΜΕΤΡΙΑ
ΠΟΤΕΝΣΙΟΜΕΤΡΙΚΟΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ pH ΚΑΙ ΠΕΧΑΜΕΤΡΙΚΕΣ ΤΙΤΛΟΔΟΤΗΣΕΙΣ
Εργαστήριο Φυσικής Χημείας | Τμήμα Φαρμακευτικής Δημήτριος Τσιπλακίδης
ΟΡΙΣΜΟΙ ΟΞΕΩΝ-ΒΑΣΕΩΝ
Arrhenius
: οξέα είναι ουσίες που όταν διαλυθούν σε νερό διίστανται και δίνουν Η + και αρνητικά φορτισμένα ιόντα (Α ) ενώ οι βάσεις δίνουν ΟΗ και θετικά φορτισμένα ιόντα (Β + ).
Brönsted-Lowry
: οξέα είναι ουσίες που δίνουν πρωτόνια ενώ βάσεις είναι ουσίες που προσλαμβάνουν πρωτόνια.
Lewis
: οξέα είναι ουσίες που προσλαμβάνουν ένα ζεύγος ηλεκτρονίων (ηλεκτρονιόφιλα) ενώ οι βάσεις αποδίδουν ένα ζεύγος ηλεκτρονίων (πυρηνόφιλα)
οξύ βάση
ΔΙΑΣΤΑΣΗ (ΙΟΝΙΣΜΟΣ) ΑΣΘΕΝΩΝ ΟΞΕΩΝ-ΒΑΣΕΩΝ Έστω ασθενές οξύ ΗΑ αρχικής συγκέντρωσης C με βαθμό διάστασης α: αρχικά moles: τελικά moles:
ΗΑ
C (1-α)C
Η
0 αC
+ + Α -
0 αC Συνεπώς η σταθερά διάστασης είναι:
K a
[
H
][
A
] [
HA
] (1
C
C
)
C
a 2 ή α = Κ C α
Νόμος αραίωσης του Ostwald
ΔΙΑΣΤΑΣΗ (ΙΟΝΙΣΜΟΣ) ΑΣΘΕΝΩΝ ΟΞΕΩΝ-ΒΑΣΕΩΝ
Η τιμή της K a είναι ένα μέτρο της ισχύος του οξέος (βάσης), για μια ορισμένη θερμοκρασία, δηλαδή, όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή της σταθεράς ιοντισμού του οξέος (βάσης) τόσο ισχυρότερο είναι το οξύ (βάση).
Με λογαρίθμηση λαμβάνουμε: a pH = pK +log [HA]
50%
● και επομένως όταν [
Α ]=[ΗΑ], τότε pH=pK a
.
● σημείο μισού ιονισμού
ΔΕΙΚΤΕΣ ΚΑΙ ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ
Δείκτες :
Ουσίες των οποίων το χρώμα αλλάζει ανάλογα με το pH του διαλύματος στο οποίο
προστίθενται. Είναι συνήθως ασθενής οξέα ή βάσεις των οποίων τα αδιάστατα μόρια απορροφούν σε διαφορετικό μήκος κύματος από τα ιόντα τους ή είναι άχρωμοι στην μία τους μορφή. H Δ + Δ +Η 3 Ο Οι δείκτες χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό του ισοδύναμου σημείου εξουδετέρωσης ενός οξέος από μια βάση και αντίστροφα.
o [ΗΔ] 10
[Δ ]
(pH=pK δ -1) επικρατεί το χρώμα του
ΗΔ
o [ΗΔ] 10
[Δ ]
(pH=pK δ +1) επικρατεί το χρώμα του
Δ-
Δηλαδή, η περιοχή λειτουργίας του δείκτη είναι για pH=pK
δ
±1.
ΔΕΙΚΤΕΣ ΚΑΙ ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ
Ρυθμιστικά διαλύματα :
Διαλύματα των οποίων το pH παραμείνει πρακτικά σταθερό, όταν προστεθεί μικρή αλλά υπολογίσιμη ποσότητα ισχυρών οξέων ή βάσεων.
Επίσης μπορούν μέσα σε όρια να αραιωθούν, χωρίς να μεταβληθεί το pH τους. Τα διαλύματα αυτά περιέχουν ένα ασθενές οξύ και τη συζυγή του βάση (ΗΑ/Α βάση και το συζυγές της οξύ (Β/ΒΗ + ). ) ή μια ασθενή Παραδείγματα: HF και NaF (HF/ F ), NH 4 Cl και NH 3 (NH 3 / NH 4 + ), οξικό οξύ και οξικό αμμώνιο.
HA H A MA M A log [ά ] [ ύ]
εξίσωση Henderson και Hasselbach
Η ρυθμιστική ικανότητα ενός ρυθμιστικού διαλύματος είναι στην περιοχή pH=pK α ±1.
ΔΕΙΚΤΕΣ ΚΑΙ ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ
Παράδειγμα ρυθμιστικού διαλύματος: Πλάσμα
• • • Ομοιόμορφο pH (=7.4) στο πλάσμα του αίματος λόγω τριών οξέων και τα αντίστοιχα άλατά τους με νάτριο: ανθρακικό οξύ δισόξινο φωσφορικό νάτριο πρωτεϊνες
ΠΟΤΕΝΣΙΟΜΕΤΡΙΚΟΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ pH Η μέτρηση του pH μπορεί να γίνει μέσω της μέτρησης της κατάλληλων γαλβανικών στοιχείων:
ηλεκτρεργετικής δύναμης (ΗΕΔ) Ηλεκτρόδιο αναφοράς (εσωτερικό) Εσωτερικό διάλυμα Γυάλινη μεμβράνη Άγνωστο διάλυμα Ηλεκτρόδιο αναφοράς (εξωτερικό)
Η αρχή βασίζεται στο γεγονός ότι ορισμένα ηλεκτρόδια εμφανίζουν ΗΕΔ που εξαρτάται από την ενεργότητα των Η + του διαλύματος στο οποίο βρίσκονται.
Έτσι για το ηλεκτρόδιο υάλου για σταθερή ενεργότητα (συγκέντρωση) Η + και για ενεργότητα στο εξωτερικό (μετρούμενο) διάλυμα: στο εσωτερικό διάλυμα
o
RT F
ln
H
όπου Ε δυναμικό ηλεκτροδίου, Ε ο δυναμικό ηλεκτροδίου υάλου για α(H + )=1 (κανονικό δυναμικό).
ΠΟΤΕΝΣΙΟΜΕΤΡΙΚΟΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ pH
Συνδυασμένο ηλεκτρόδιο υάλου
ΠΕΧΑΜΕΤΡΙΚΗ ΤΙΤΛΟΔΟΤΗΣΗ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΥΡΕΣΗ ΤΟΥ pKA
Έστω διάλυμα οξέος αρχικής συγκέντρωσης C o προσθήκη βάσης συγκέντρωσης b o και όγκου v.
και όγκου V, το οποίο τιτλοδοτείται με
ΗΑ + BOH
BA + H 2 O
αρχικά moles: τελικά moles: C o ∙V C o ∙V - b o ∙V b o 0 ∙v b 0 o ∙V b o 0 ∙V
Καμπύλη εξουδετέρωσης οξέος από βάση (καμπύλη πεχαμετρικής τιτλοδότησης)
Επομένως: [HA] o [ΒΑ] Η μεταβολή του pH δίνεται από την εξίσωση των Henderson και Hasselbalch:
a
log [
BA
[
HA
] ]
pK a
log
b v
o
ΠΕΧΑΜΕΤΡΙΚΗ ΤΙΤΛΟΔΟΤΗΣΗ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΥΡΕΣΗ ΤΟΥ pKA
Στο
σημείο μισής εξουδετέρωσης
: o 1 2 2 οπότε έχουμε:
a
log 2 2
pK a
log1 pH = pK a
ΠΕΧΑΜΕΤΡΙΚΟΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ pKΑ ΚΑΙ ΤΗΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗΣ ΜΟΝΟΠΡΩΤΙΚΟΥ ΟΞΕΟΣ Θα προσδιοριστεί ο αρνητικός δεκαδικός λογάριθμος της σταθεράς διάστασης, pK α , του οξικού οξέος (CH 3 COOH) μέσω πεχαμετρικής ογκομέτρησης.
Παρασκευή διαλύματος CH 3 COOH
Μέτρηση pH
Λήψη καμπύλης εξουδετέρωσης • Παρασκευάζεται διάλυμα οξικού οξέως συγκέντρωσης 0.1Ν (όγκου 100 ml) και τοποθετείται σε ποτήρι ζέσεως.
• Θέτουμε το πεχάμετρο σε λειτουργία και μετράμε το pH του διαλύματος. • Με προχοΐδα, προσθέτουμε διαδοχικά 0.5 ml διαλύματος NaOH συγκέντρωσης 1Ν και μετράμε κάθε φορά το pH. • Η διαδικασία αυτή συνεχίζεται και μετά την πλήρη εξουδετέρωση μέχρι να λάβουμε όλη την καμπύλη τιτλοδότησης.
ΠΕΧΑΜΕΤΡΙΚΟΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ pKΑ ΚΑΙ ΤΗΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗΣ ΜΟΝΟΠΡΩΤΙΚΟΥ ΟΞΕΟΣ Ζητούμενα: 1. Προσδιορισμός του pK
α
του οξικού οξέος από το σημείο μισής εξουδετέρωσης της καμπύλης εξουδετέρωσης.
2. Ακριβής προσδιορισμός της αρχικής συγκέντρωσης του διαλύματος του οξικού οξέος από το ισοδύναμο-τελικό σημείο της ογκομέτρησης.