Виявлення буферної дії індикаторами

Забарвлені рідини

Буферні розчини складаються зі слабких кислот та їхніх спряжених основ. Кислоти нейтралізують гідроксид-іони, а основи - іони оксонію. Буферні розчини можна приготувати, зробивши еквімолярну суміш слабкої кислоти з її сіллю (напр., оцтова кислота й ацетат натрію) або слабкої основи з її сіллю (напр., хлорид амонію й аміак). У хімічній лабораторії буферні розчини потрібні насамперед для того, щоб реакції відбувалися за сталого значення pH. Але й у нашому тілі вони відіграють велику роль. Кислі та основні продукти обміну речовин і їхні субстрати змінюють значення pH в нашому організмі. Буферні системи підтримують фізіологічне значення pH 7,4. Це вкрай важливо для різних функцій в організмі, напр. для активності ферментів, які працюють лише у вузькому діапазоні фізіологічного значення pH.

Попередні знання

Учні вже мають мати перший експериментальний досвід поводження з кислотами й основами.

Принцип

Здатність буфера підтримувати значення pH відносно сталим при додаванні іонів оксонію чи гідроксид-іонів зумовлена тим, що слабкі кислоти нейтралізують гідроксид-іони, а слабкі основи - іони оксонію. У цьому досліді дію буферного розчину показано за допомогою індикатора. До розчину індикатора в дист. воді та до розчину індикатора в буферному розчині додають сильну кислоту або сильну основу. Порівняння показує, що в буферному розчині, на відміну від води, зміни забарвлення не спостерігається.

Навчальна мета

Учням треба на прикладі показати застосування й спосіб дії буферів в аналітичній хімії.

Завдання

Учні мають дослідити спосіб дії буфера за допомогою придатного буферного розчину (тут: ацетатного буфера) і додавання сильної основи (NaOH) та сильної кислоти (HCl).

• Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
• Кислоти й луги мають їдку дію!
• Обов'язково надягни захисні окуляри!

• Утилізація: Усі кислоти й луги, що утворюються під час досліду, злий у контейнер для кислот і лугів.

Індикація забарвленням

Буфер - це суміш речовин, значення pH якої (концентрація іонів оксонію) при додаванні кислоти або основи змінюється значно менше, ніж це було б у небуферній системі. Дія буфера ґрунтується на перетворенні внесених із кислотою чи основою іонів оксонію (H3O+) або гідроксид-іонів (OH−) на слабкі кислоти чи основи, які самі мало схильні до утворення іонів H3O+ чи OH−. Для багатьох тварин і не в останню чергу для людського організму буфери необхідні. Так, плазма людської крові й багато ферментів потребують сталого значення pH. Без буферів вистачило б навіть найменших кількостей кислоти (напр., молочної кислоти з енергетичного обміну), щоб паралізувати організм, бо різні білки денатурували б і ставали непридатними.

Що таке буфери?

• Досліди дію кислоти та основи на буферний розчин з індикатором.

• Пронумеруй чотири пробірки від 1 до 4 і постав їх у штатив для пробірок.

• Підпиши піпетки.
• Наповни пробірки 1 і 3 приблизно на 1/5 дист. водою, а пробірки 2 і 4 - приготованим буферним розчином.
• Після цього накапай підписаною раніше піпеткою по 3 краплі індикатора тимолового синього в усі пробірки.

• Використовуй підписані раніше піпетки (HCl, NaOH).
• Накапай у пробірки 1 і 2 по 2 краплі розчину гідроксиду натрію.
• Накапай у пробірки 3 і 4 по 2 краплі соляної кислоти.
• Запиши свої спостереження.

• Утилізація: використані розчини можна злити в контейнер для кислот і лугів.