Stanovení disociační konstanty acidobazického indikátoru. = a

Transkript

1 Stnovení disociční konstnty cidobzického indikátoru Teorie: Slbé kyseliny nebo báze disociují ve vodných roztocích jen omezeně; kvntittivní mírou je hodnot disociční konstnty. Disociční rekci příslušející disociční konstntu můžeme vyjádřit rovnicemi: H (1) K = H + (2) ph = pk + log (3) Hodnotu disociční konstnty lze tedy vypočítt změřením ktivit solvtovného protonu, niontu kyseliny nedisociovné formy kyseliny. bsorbuje li solvtovná form niontu, či nedisociovné kyseliny elektromgnetické záření ve vhodné oblsti vlnových délek, je možno k měření použít spektrofotometrickou metodu. Se změnou ph se bude rovnováh popsná rovnicí (1) posunovt dolev nebo - doprv. V silně kyselém prostředí tedy bude množství velmi mlé, ztímco v zásditém prostředí bude znedbtelné množství. Vlnovou délku odpovídjící jednoduché rovnováze - / oznčujeme jko isosbestický bod v tomto bodě se budou protínt všechny křivky závislosti bsorbnce n vlnové délce λ (Obr. č. 1).

2 Obr. č. 1: bsorpční spektr roztoků methylové ornže při různých hodnotách ph roztoku Intenzit zbrvení při vlnové délce odpovídjící bsorpci - se bude zvětšovt se zvyšujícím se ph, ztímco pro se bude snižovt se zvyšujícím se ph bsorbnce ph Obr. č. 2: Závislost bsorbnce disociovné formy ( - ) nedisociovné formy () n hodnotě ph roztoku (měřeno při vlnových délkách mxim disociovné formy ( - ) nedisociovné formy ()) Závislost bsorbnce kterékoliv formy ( -, ) n ph bude sigmoidní křivk

3 - symetrická podle bodu inflexe (Obr. č. 2), ve kterém je pk = ph, neboť log ( / ) = 0, viz rovnice (3). Z uvedeného vyplývá, že je několik možných metod zjištění pk. Pro nlytickou koncentrci indikátoru pltí: c = [] + [ - ] měřená hodnot bsorbnce při určité vlnové délce je: = ε [] + ε - [ - ] Výrz pro disociční konstntu můžeme přepst do tvru: K = c Úkol: H + ε λ ε c Zjistěte hodnotu disociční konstnty vzorku cidobzického indikátoru. Použijte spektrofotometrickou metodu. c λ Chemikálie přístroje: Stndrdní Britton Robinson pufr dných hodnot ph, který připrvíme smícháním složky B ve vhodném poměru. Roztok obshuje 0,2 mol l -1 NOH roztok B: 0,04 mol l -1 H 3 PO 4, 0,04 mol l -1 CH 3 COOH 0,04 mol l -1 H 3 BO 3. Pro poždovné ph smísíme 50 ml roztoku B s x ml roztoku, podle následující tbulky: ph x ml ph x ml ph x ml ph x ml 1,81 0 4, , , , , , , , , , , , , , , ,21 5 5, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

4 Dosženou hodnotu ph pufru vždy kontrolujeme ph metrem! Spektrofotometr Pye-Unicm PU 8800 (Philips-Unicm, Cmbridge, nglie) připojený k řídícímu počítči ovládný vytvořeným softwre. Skleněné kyvety s tloušťkou bsorpční vrstvy 10,00 mm. Lbortorní ph metr phm 82 (Rdiometer, Copenhgen, Dánsko) s kombinovnou skleněnou elektrodou, nklibrovný stndrdními klibrčními roztoky o ph 7,00 4,00 (oboje téže firmy). 50 ml odměrné bňky, utomtická byret, kádinky, utomtické pipety. Prcovní postup: 1. Provedeme orientční měření, při kterém nejdříve zjistíme zbrvení disociovné nedisociovné formy indikátoru: v kádinkách v mlém množství kyselé složky B Britton- Robinsonov pufru i lklické složky rozpustíme trochu vzorku indikátoru zpíšeme si zbrvení jk disociovné (lklické) tk nedisociovné (kyselé) formy indikátoru. Dále pk zjistíme lespoň přibližnou hodnotu ph pro brevný přechod indikátoru. Přitom vycházíme z rovnice (3). Přibližné určení hodnoty pk provedeme tkto: do menší kádinky, která se vejde pod hlvici ph metru, odměříme odměrným válcem 50 ml kyselé složky B Britton- Robinsonov pufru přidáme 1 ml vzorku indikátoru. K tkto připrvenému roztoku budeme z utomtické byrety přidávt lklickou složkou pufru budeme sledovt změny zbrvení vzorku indikátoru; změní-li indikátor zbrvení tk, že tto brv bude odpovídt přibližnému zstoupení disociovné nedisociovné formy v poměru 1 : 1, odečteme hodnotu ph. Tto hodnot odpovídá přibližně hodnotě pk. 2. Známe-li přibližnou hodnotu ph brevného přechodu, připrvíme do 50 ml odměrných bněk zásobní roztoky proměřovného vzorku; výsledná koncentrce je vždy uveden n lhvičce se vzorkem indikátoru. Odměrky s indikátorem doplníme po rysku připrveným indikátorem o určité hodnotě ph. ph pufrů volíme tk, bychom obsáhli brevný přechod indikátoru (± 1,5 jednotky ph od orientčně určené hodnoty pk) dále ph disociovné - nedisociovné formy. 3. Pečlivě proměříme spektr ve viditelné oblsti všech dvnácti roztoků z nich odečteme polohu mxim bsorbnce pro disociovnou nedisociovnou formu polohu isosbestického bodu. Ovládání spektrometru řídícího softwre je popsáno níže.

5 4. Při vlnových délkách bsorpčních mxim pro hodnoty ph, při kterých předpokládáme jen disociovnou jen nedisociovnou formu indikátoru, proměříme koncentrční závislosti. V lklické oblsti volíme koncentrční rozsh tk, by nejvyšší bod klibrce odpovídl vyznčené koncentrci n lhvičce se vzorem indikátoru. V kyselé oblsti pk volíme koncentrční rozsh tk, by nejvyšší bod klibrce odpovídl dvojnásobku uvedené koncentrce (nižší hodnot molárního bsorpčního koeficientu pro vlnovou délku nedisociovné formy). Ovládání spektrofotometru řídícího softwre: Registrční spektrofotometr PU 8800, n kterém proměřujeme spektr klibrční závislosti, může prcovt smosttně bez nutnosti připojení řídícího počítče; v tomto přípdě všk není možné provést elektronické vyhodnocení změřených spekter ni klibrčních závislostí. Pro komunikci s počítčem je spektrometr vybven sériovým rozhrním RS- 232C, přes které je možné počítč řídit, nstvovt podmínky měření, spouštět měření tké sbírt nměřená dt. Pro oboustrnnou komunikci se spektrometrem je možné použít řídící progrm vytvořený v grfickém progrmovcím prostředí LbView prowindows firmy Ntionl Instruments. Postup je následující: nejdříve zpneme spektrometr hlvním vypínčem počkáme n proběhnutí testovcího progrmu; zpneme řídící počítč přihlásíme se do profilu Prktik. Provedeme inicilizci spojení spektrometru - n pnelu spektrometru postupně zmáčkneme následující tlčítk: *, MODIFY, ENTER, ENTER otočíme klíčkem do polohy LOCK/REMOTE. Tímto je spektrometr přepnut do modu řízení počítčem. Do kyvetového prostoru vložíme obě kyvety nplněné destilovnou vodou. N počítči spustíme progrm LbView po jeho inicilizci otevřeme vytvořený progrm Měření spekter.vi uložený v dresáři Prktik. N čelním pnelu tohoto progrmu můžeme přímo nvolit prmetry měření: Počáteční vlnová délk: 700 nm, Konečná vlnová délk: 400 nm, Rychlost snímání spektr: 5 nm/s, Šířk spektrálního intervlu: 1 nm, Krok digitlizce spektr: 1 nm odeslt je do spektrometru tlčítkem Prmetry měření nebo můžeme z nbídky vybrt přednstvený soubor prmetrů Prktik 1 přímo je odeslt do spektrometru. Tlčítkem Bse line vynulujeme zákldní linii v měřeném rozshu vlnových délek. Vložíme kyvetu s prvním měřeným roztokem tlčítkem Měření odstrtujeme měření spektr.

6 V dilogovém okně musíme vyplnit název ukládného souboru. Po skončení měření se výsledné spektrum objeví n obrzovce počítče zároveň je uloženo n hrddisk počítče. Postupně proměříme všechny roztoky. Vyhodnocení výsledků: Z digitlizovných spekter odečteme příslušné hodnoty bsorbncí při vlnových délkách obou bsorpčních mxim vyneseme je proti ph. Podobně vyhodnotíme spektr z klibrčních závislostí. Všechny změřené závislosti zprcujeme grficky. Ze všech změřených závislostí vyhodnotíme: λ mx pro - isosbestický bod molární bsorpční koeficient (ε λ ) pro - při obou mximech bsorpce hodnotu pk grficky i výpočtem z hodnot ε λ. Pro výpočet disociční konstnty použijeme hodnoty změřené jen při ph roztoků pufrů v okolí inflexního bodu dné závislosti λ n ph.