Pràctica 2: Preparació i estudi de dissolucions amortidores

Exercici 1. Càlculs per a la preparació de tampons d'acetat

Al laboratori es disposa d'àcid acètic comercial 1 M, dissolució d'NaOH 2,5 M i acetat sòdic sòlid ($\text{CH}_3\text{COONa}$, pes molecular 82,04 g/mol, $\text{p}K_a = 4{,}76$).

Calculeu els volums necessaris d'àcid acètic 1 M i de NaOH 2,5 M per a preparar 200 mL d'una dissolució amortidora d'acetat 0,2 M per a cadascun dels tres casos següents:

a)

b)

c)

Exercici 3. Enregistrament i anàlisi dels canvis de pH en tampons i aigua

Al laboratori es divideixen 200 mL de cada tampó en dues alíquotes de 100 mL. A una meitat s'hi afegeixen 10 mL de NaOH 0,3 M i a l'altra 10 mL d'HCl 0,3 M, mesurant el pH abans i després de cada addició. El mateix procediment s'aplica a 100 mL d'aigua destil·lada.

A la taula següent es recullen els valors experimentals obtinguts per cada grup:

Tampó a pH 4 · Tampó a pH 4,8 · Tampó 5,5

Abans · + NaOH · + HCl · Abans · + NaOH · + HCl · Abans · + NaOH · + HCl

3,66 · 2,15 · 4,12 · 4,44 · 4,10 · 5,17 · 5,15 · 4,70 · 6,70

Aigua

Abans · + NaOH · + HCl

5,01 · 1,43 · 13,07

A partir d'aquestes dades, responeu:

a.

Quins han estat els canvis de pH en afegir NaOH i HCl a cadascuna de les dissolucions amortidores i a l'aigua destil·lada?

b.

Per què els canvis de pH són més grans en uns casos que en altres? Justifiqueu la resposta en funció del $pK_a$ i del rang d'amortiment.

c.

Com s'haurien de modificar les dissolucions amortidores a pH 4 i pH 5,5 perquè els canvis de pH fossin menors que els enregistrats?

Exercici 4. Càlcul i procediment per preparar tampó fosfat

Expliqueu detalladament com prepararíeu $300\text{ mL}$ d'una solució amortidora de fosfat $0{,}1\text{ M}$ a $\text{pH } 7$ ($\text{p}K_a = 6{,}86$), disposant dels reactius sòlids següents:

Fosfat de sodi dibàsic ($\text{Na}_2\text{HPO}_4$): massa molecular $141{,}96\text{ Da}$ (forma bàsica, $\text{HA}$ segons guió).

Fosfat de sodi monobàsic ($\text{NaH}_2\text{PO}_4$): massa molecular $119{,}98\text{ Da}$ (forma àcida, $\text{A}^-$ segons guió).

a)

Realitzeu els càlculs per conèixer les masses que s'han de pesar de cada compost.

b)

Descriviu el procediment experimental per preparar la solució.

Exercici 5. Càlcul i procediment per preparar tampó Tris/HCl

Calculeu com preparar $300\text{ mL}$ d'esmorteïdor Tris/HCl $0{,}2\text{ M}$ a $\text{pH } 8$ a partir de Tris base sòlid (massa molecular $121{,}1\text{ Da}$) i àcid clorhídric concentrat ($\text{HCl } 12{,}1\text{ M}$). Considereu el $\text{p}K_a = 8{,}06$.

a)

Determineu la massa de Tris base i el volum d'$\text{HCl } 12{,}1\text{ M}$ que cal emprar.

b)

Descriviu els passos per a la seva preparació al laboratori.

Exercici 6. Qüestions conceptuals sobre dissolucions amortidores

a)

De quins components consta essencialment una dissolució amortidora?

b)

Quina relació de concentració han de guardar els protons i els grups hidroxil en un medi amortit?

c)

Quan en una dissolució amortidora la concentració de base és igual a la concentració de l'àcid, quina de les següents afirmacions és correcta?

)