Lucrarea nr. 1 Acizi, baze, pH si solutii tampon Introducere Acizii si bazele sunt frecvent intalnite in viata de zi cu zi. Acizii sunt compusi care pot dona protoni (ioni de hidrogen). Bazele sunt compusi care pot accepta protoni. Aceasta clasificare este cunoscuta ca teoria Bronsted Lowry. Cand acidul clorhidric, de exemplu, reactioneaza cu apa, HCl este un acid pentru ca cedeaza un proton formand baza conjugata Cl- in timp ce apa accepta un proton (deci este o baza) trecand in ionul hidroniu. HCl + H2O H3O+ + Cln cazul unui acid tare procesul de disociere are echilibrul puternic deplasat la dreapta, cu grade de disociere ale acidului apropiate de 1 iar concentraia de protoni la sfritul reaciei, [H+], este egal cu concentraia normal iniial a acidului tare, [HA], deci pH-ul, la concentraii nu foarte mari este: pH = - lg [H+] =-lg[HA] Scala de pH arata concentratia solutiei in protoni, avand valori de la 0 la 14. Intrucat apa are o valoare a pHului egala cu 7, deci neutru, inseamna ca la valori mai mici de 7 avem de a face cu solutii acide, iar la valori mai mari de 7 cu solutii bazice. Masurarea pH-ului este una din cele mai frecvente si mai importante proceduri utilizate in biochimie. pH-ul conditioneaza structura si activitatea macromoleculelor biologice. Masurarea pH-ului pentru snge i urin este o metod utilizat in mod obisnuit n diagnoza medical. pH-ul unei solutii poate fi masurat cu ajutorul unor hartii indicatoare impregnate cu compusi organici care au capacitatea de a-si schimba culoarea pentru diferite valori ale pH-ului. Masuratori mai precise ale pHului se pot realiza cu ajutorul pH-metrului. In cazul solutiilor unor acizi slabi gradul de disociere este mult mai scazut si procesul de ionizare este unul de echilibru. In acest caz valoarea pH-ului se determina utilizand ecuatia Henderson-Hasselbach:

[ H + ][ A ] KA = [ HA] [ HA ] pH = pK A log [A ]

sau simplificat

In cazul sarurilor provenite dintr-un acid slab si o baza tare, acestea pot reactiona cu apa, cu refacerea acidului din care provin, conform ecuatiei: [CH 3COOH ][ HO ] K hidrol = [CH 3COO ] Practic echivalentul ionizarii unei baze in solutie apoasa. Se pot aplica in acest caz relatiile echivalente: pKB =14-pKA pH=14 pOH

Exista solutii care au capacitatea de a rezista schimbarilor de pH la adaugarea unei mici cantitati de acid sau baza. Ele poarta numele de solutii (sau sisteme) tampon si sunt in general constituite dintr-un amestec de acid slab si baza sa conjugata (de ex. acidul acetic si acetatul de sodiu). Solutiile tampon au capacitatea de a stabiliza pH-ul la o anumita valoare, dependenta de raportul acid/baza conjugata, si a carui valoare poate fi determinata cu ajutorul ecuatiei Henderson-Hasselbach. 1. Utilizarea hartiilor indicatoare pentru masurarea pH-ului Materiale necesare:

Solutie HCl 0.1 M Solutie NaOH 0.1M Apa distilata Pipete Cilindri gradati Eprubete Indicator universal de pH A. Masurarea pH-ului solutiilor acide Mod de lucru Se pregatesc 6 eprubete si se noteaza cu ajutorului markerului cu nr. de la 1 la 6. In eprubeta nr. 1 se introduc 10 ml solutie HCl 0.1M. in celelalte eprubete (notate de la 2 la 6) se introduc cate 9 ml apa distilata. Din eprubeta nr. 1 se masoara 1ml solutie cu ajutorul unei pipete si se adauga in eprubeta nr. 2. Se agita usor pentru amestecare. Din eprubeta nr. 2 se masoara 1ml solutie cu ajutorul unei pipete si se adauga in eprubeta nr. 3. Se agita usor pentru amestecare. Din eprubeta nr. 3 se masoara 1ml solutie cu ajutorul unei pipete si se adauga in eprubeta nr. 4. Se agita usor pentru amestecare. Din eprubeta nr. 4 se masoara 1ml solutie cu ajutorul unei pipete si se adauga in eprubeta nr. 5. Se agita usor pentru amestecare. Din eprubeta nr. 5 se masoara 1ml solutie cu ajutorul unei pipete si se adauga in eprubeta nr. 6. Se agita usor pentru amestecare. Cu ajutorul hartiei indicatoare se masoara pH-ul pentru fiecare din cele 6 eprubete si se completeaza tabelul urmator: Eprubeta nr. pH calculat pH masurat indicator) (culoare

1 2 3 4 5 6 Eprubetele se spala si se pregatesc pentru urmatorul experiment. B. Masurarea pH-ului solutiilor bazice Mod de lucru Se pregatesc 6 eprubete si se noteaza cu ajutorului markerului cu nr. de la 8 la 13. In eprubeta nr. 13 se introduc 10 ml solutie NaOH 0.1M. in celelalte eprubete (notate de la 8 la 12) se introduc cate 9 ml apa distilata. Din eprubeta nr. 13 se masoara 1ml solutie cu ajutorul unei pipete si se adauga in eprubeta nr. 12. Se agita usor pentru amestecare. Din eprubeta nr. 12 se masoara 1ml solutie cu ajutorul unei pipete si se adauga in eprubeta nr. 11. Se agita usor pentru amestecare. Din eprubeta nr. 11 se masoara 1ml solutie cu ajutorul unei pipete si se adauga in eprubeta nr. 10. Se agita usor pentru amestecare. Din eprubeta nr. 10 se masoara 1ml solutie cu ajutorul unei pipete si se adauga in eprubeta nr. 9. Se agita usor pentru amestecare.

Din eprubeta nr. 9 se masoara 1ml solutie cu ajutorul unei pipete si se adauga in eprubeta nr. 8. Se agita usor pentru amestecare. Cu ajutorul hartiei indicatoare se masoara pH-ul pentru fiecare din cele 6 eprubete si se completeaza tabelul urmator: Eprubeta nr. pH calculat pH masurat indicator) (culoare

13 12 11 10 9 8 Eprubetele se spala si se pregatesc pentru urmatorul experiment. C. Prepararea unor solutii tampon si determinarea capacitatii de tamponare Materiale necesare Solutie acid acetic glacial 0.1M Solutie acetat de sodiu 0.1M Apa distilata Eprubete a. Prepararea solutiei tampon A Intr-o eprubeta se introduc 5 ml solutie acetat 0.1M si apoi 5 ml solutie acid acetic 0.1M. Se agita bine pentru dizolvare si apoi se masoara pH-ul solutiei obtinute si se noteaza. b. Prepararea solutiei tampon B Intr-o eprubeta se introduc 9 ml solutie acetat 0.1M si apoi 1 ml solutie acid acetic 0.1M. Se agita bine pentru dizolvare si apoi se masoara pH-ul solutiei obtinute si se noteaza. c. Prepararea solutiei tampon C Intr-o eprubeta se introduc 9 ml solutie acid acetic 0.1M si apoi 1 ml solutie acetat 0.1M. Se agita bine pentru dizolvare si apoi se masoara pH-ul solutiei obtinute si se noteaza. d. Verificarea proprietatilor de tamponare a solutiei tampon A. Intr-o eprubeta se introduc 5ml din solutia A si se adauga 0.5 ml solutie HCl 0.1M. Se agita, apoi se masoara pH-ul si se noteaza. In eprubeta initiala se introduc 0.5 ml solutie NaOH 0.1M, se agita apoi se masoara pH-ul si se noteaza. e. Verificarea proprietatilor de tamponare a solutiei tampon B. Intr-o eprubeta se introduc 5ml din solutia B si se adauga 0.5 ml solutie HCl 0.1M. Se agita, apoi se masoara pH-ul si se noteaza. In eprubeta initiala se introduc 0.5 ml solutie NaOH 0.1M, se agita apoi se masoara pH-ul si se noteaza.

f. Verificarea proprietatilor de tamponare a solutiei tampon C.

Intr-o eprubeta se introduc 5ml din solutia B si se adauga 0.5 ml solutie HCl 0.1M. Se agita, apoi se masoara pH-ul si se noteaza. In eprubeta initiala se introduc 0.5 ml solutie NaOH 0.1M, se agita apoi se masoara pH-ul si se noteaza. Se completeaza tabelul urmator: Solutie Acid acetic 0.1M Acetat de sodiu 0.1M Solutie A Solutie A dupa adaugare HCl Solutie A dupa adaugare NaOH Solutie B Solutie B dupa adaugare HCl Solutie B dupa adaugare NaOH Solutie C Solutie C dupa adaugare HCl Solutie C dupa adaugare NaOH Intrebari: 1. Pentru cele trei sisteme tampon A, B si C calculati capacitatea de tamponare instantanee si practica in domeniul acid si bazic (respectiv pentru modificarea pH-ului cu o unitate) folosind datele experimentale obtinute si formulele din curs. 2. pKa pentru H2PO4- este 6.86. Care este pH-ul unei solutii in care raportul [HPO42-]/[H2PO4-] este 10? Dar cand este 0.1? 2. Considerand pH-ul mediu al sangelui de 7.4 calculati raportul HCO3-/H2CO3 din sange (pKa=6.4). Care va fi acest raport in cazul unei persoane extenuate fizic al crei snge are pH-ul de 7.1? pH calculat (pKA =4.75) pH-masurat