Elektrolüütide lahused, pH (4)

Töö eesmärk
Töö eesmärgiks oli võrrelda tugevate ja nõrkade elektrolüütide aktiivsust, tasakaalu nõrga happe ja nõrga aluse lahuses. Soolhappelahuse kontsentratsiooni määramine. Erinevate lahuste pH määramine ning soolade hüdrolüüs.
Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid
Töövahendid: koonilised kolvid (250 mL), mõõtekolvid (100 mL), bürett, pipett (10 mL), keeduklaas (50 mL), pH-meeter, katseklaaside komplekt, klaaspulk
Kasutatud ained: 0,05…0,1 M HCl kontroll-lahus, täpse kontsentratsiooniga NaOh standardlahus , ~ 0,01 M NH3∙H2O lahus, 2 M soolhappe lahus, etaanhappe (äädikhappe) ja ammoniaagi vesilahused , küllastunud KCl lahus, SbCl3 lahus, kontsentreeritud sool- või lämmastikhape, universaalindikaatorpaber , fenoolftaleiin, metüülpunane, Al2(SO4)3, NaCl, Na2CO3, Na2SO3 , NH4Cl , CH3COONa , CH3COONH4 , tsingikraanulid.
Töö käik
Tugevate ja nõrkade elektrolüütide keemiline aktiivsus
Ühte katseklaasi valasin 2 mL 2 M soolhapet ja teise samapalju 2 M etaanhapet. Viisin mõlemasse katseklaasi tsingitükid ning asetasin katseklaasid kuuma vette.
Tasakaal nõrga happe ja nõrga aluse lahuses
Valasin katseklaasi 4 mL vett ja lisasin 3 tilka 2 M etaanhapet ja 2 tilka metüülpunast. Jagasin saadud lahuse kaheks. Ühele osale lisasin tahket naatriumetanaati, loksutasin ja võrdlesin lahuste värvusi.
Valasin katseklaasi 4 mL vett ja lisasin sellele 3 tilka 2 M ammoniaagi vesilahust ja 2 tilka fenoolftaleiini. Jagasin lahuse kaheks. Ühele osale lisasin tahket ammooniumkloriidi, loksutasin ja võrdlesin lahuste värvusi.
Soolhappe kontroll-lahuse täpse kontsentratsiooni määramine tiitrimisega
Pipeteerisin 250 mL koonilisse kolbi 10 mL õppejõult saadud HCl kontroll-lahust (lahus nr 10) ja lisasin 2 tilka fenoolftaleiini lahust.
Täitsin büreti NaOH lahusega ning viisin läbi tiitrimise. Kordasin tiitrimist veel 2 korda, et saavutada kolm tulemust, mille NaOH mahtude erinevus ei oleks suurem kui 0,15 mL.
pH mõõtmine ja arvutused
Mõõtsin pH-meetriga õppejõult saadud lahuse pH.
Tegin õppejõult saadud lahusest 10x lahjenduse. Selleks pipeteerisin 10 mL seda lahust 100 mL mõõtekolbi ning täitsin kolvi kriipsuni destilleeritud veega. Sulgesin kolvi korgiga ning loksutasin intensiivselt. Mõõtsin saadud lahuse pH.
Tegin 10x lahjendusega kontroll-lahustest 10x lahjenduse.Selleks pipeteerisin 10 mL seda lahust 100 mL mõõtekolbi ning täitsin kolvi kriipsuni destilleeritud veega. Sulgesin kolvi korgiga ja loksutasin intensiivselt. Mõõtsin saadud lahuse pH.
Pipeteerisin 10 mL 10x lahjendusega kontroll-lahust 100 mL mõõtkolbi, lisasin mõõtsilindriga 10 mL kullastatud KCl lahust ning täitsin kolvi kriipsuni destilleeritud veega. Segasin hoolikalt. Mõõtsin saadud lahuse pH.
Mõõtsin tundmatu kontsentratsiooniga NH3∙H2O lahuse pH.
Soolade hüdrolüüs

Tegin katsed järgmiste soolade lahustega Al2(SO4)3, NaCl, Na2CO3, Na2SO3, CH3COONH4. Selleks võtsin väikse koguse soola ja lahustasin selle destilleeritud veega pooleni täidetud katseklaasis.
Jagasin uuritava lahuse kahte katseklaasi. Ühte lisasin 2 tilka fenoolftaleiini ja teise 2 tilka metüülpunast. Loksutasin ning hindasin lahuse pH, lähtudes indikaatori pöördealast.

Hindasin Al2(SO4)3 ja Na2CO3 lahuste pH ka universaalse indikaatorpaberiga.

Valasin kuiva katseklaasi mõned tilgad SbCl3 lahust ning lisasin vett sademe tekkimiseni. Lisasin tõmbekapi all katseklaasi tilkhaaval kontsentreeritud soolhapet kuni sade kadus .

2 mL Al2(SO4)3 lahusele lisasin samapalju Na2CO3 lahust. Soojendasin.

Valasin katseklaasi 4 mL vett, lisasin veidi tahket NH4Cl ja 2 tilka metüülpunast. Jagasin lahuse kaheks. Ühe katseklaasi jätsin võrdluseks, teist kuumutasin keemiseni. Võrdlesin värvusi. Jahutasin ning võrdlesin taas värvusi.
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs
Tugevate ja nõrkade elektrolüütide keemiline aktiivsus
Soolhape mõjus tsingile tugevamalt kui etaanhape , kuna HCl on tugev elektrolüüt ning vesilahuses dissotsieerub täielikult, seetõttu mõjub ka tugevamalt.
Tasakaal nõrga happe ja nõrga aluse lahuses
Vesinikioonide kontsentratsioon lahuses vähenes. Tasakaal nihkus vasakule.
Tasakaal nihkus molekulide dissotsieerumata suunas, hüdroksiidioone ei ole nii palju.
Et nihutada tasakaalu dissotsieerumata molekulide suunas, tuleb nõrgale happele lisada tugev alus ja tugev hape nõrgale alusele.
Soolhappe kontroll-lahuse täpse kontsentratsiooni määramine tiitrimisega
Tiitrimistel kulunud NaOH mahud:

8,60 mL

8,50 mL

8,65 mL
Kulunud NaOH keskmine ruumala:
Õppejõult teada saadud õige tulemus: 0,0823 M
Veaarvutus :
pH mõõtmine ja arvutused
Õppejõult saadud kontroll-lahuse pH oli 1,12.
10x lahjendusega kontroll-lahusepH oli 2,08.
100x lahjendusega kontroll-lahuse pH oli 2,98.
Mõõtmistulemusi ning järgmisi seoseid kasutades arvutan aktiivsusteguri.
10x lahjendusega kontroll-lahuse, millele oli lisatud ka KCl, pH oli 3,01.
Arvutan selle lahuse pH aktiivsusi kasutades:
KCl küllastatud lahust sisaldab 100 mL 34 g KCl 100 g kohta, ρ = 1,16 g/mL
Kuna ma kasutasin 10x lahjendusega lahust, siis läheb molaarsus ka 10x väiksemaks:
10x lahejendusega kontroll-lahuse
Lahuse pH ilma KCl-ta:
Kontroll-lahuse, millele on lisatud KCl, pH on väikesm kui ilma KCl-ta lahusel. Erinevust põhjustab erinev ioontugevus.
Tundmatu kontsentratsiooniga NH3∙H2O lahuse pH oli 9,83 ≈ 10
Arvutan selle lahuse kontsentratsiooni, kui .
Dissotsiatsioonimäär:
Coca - Cola pH on 2,3. Värska originaali pH on 5,09.
Soolade hüdrolüüs

Soolalahuste pH hindamine indikaatoriga
Sool
Fenoolftaleiin
Metüülpunane
pH hinnang
Kas hüdrolüüsub?
Al2(SO4)3
Värvitu
Punane
Happeline, pH Jah
NaCl
Värvitu
Oranž
Neutraalne, pH = 7
Ei
Na2CO3
Lillakasroosa
Kollane
Aluseline, pH > 7
Jah
Na2SO3
Lillakasroosa
Kollane
Aluseline, pH > 7
Jah
CH3COONH4
Värvitu
Oranž
Neutraalne, PH = 7
Jah
Na2SO3 – tugev alus + nõrk hape
CH3COONH4 – nõrk hape + nõrk alus
Kõige suuremal määral on hüdrolüüsunud CH3COONH4.

Al2(SO4)3 pH indikaatorpaberi järgi hinnates on 4-5. Na2CO3 pH indikaatorpaberi järgi hinnates on 9-10.

Sade kaob sest, et Sb(OH)3↓ soolhape reageerimisega tekkib lahustuv komlepsühend.

Lahus värvus oranžiks. Kuumutades muutus lahus tumedamaks, jahutades muutus uuesti heledamaks. Lahuse pH endotermiline protsess.
Kokkuvõte või järeldused
Laboratoorse töö üheks eesmärgiks oli töötada tugevate ja nõrkade elektrolüütidega. Katse käigus sain kinnitust, et tugevad elektrolüüdid on palju aktiivsemad kui nõrgad elektrolüüdid. Lisakas sellele oli vaja määrata mitmete lahuste pH. Lisaks juhendist nõutud lahustele, määrasin ka Coca-Cola ja Värska Originaali pH. Mõlemad joogid osutusid happeliseks , Coca-Cola küllaltki tugevalt, Värska Originaal nõrgemalt.
11