Innledning

En buffer er en løsning av stoffer, som kan motvirke store PH endringer, når det utsettes moderate konsentrasjoner av syre eller base. Selve kapasitet den har til å gjøre det, måles i

antall mol syre eller base du tilsetter 1 liter av bufferen før den overskrider denne kapasiteten til å motvirke en stor PH endring.

 

Nå har det seg sånn at bufferkapasiteten avhenger av konsentrasjonen av buffer i løsningen. Derfor vil kapasiteten variere i en fortynnet løsning fra en ufortynnet løsning av bufferen, som vi skal teste ut i dette forsøket.  

 

Problemstillinger:

Hva er bufferkapasiteten for den ufortynnete bufferen? Hvordan blir PH i bufferen påvirket av fortynning?

 

Utstyr:

 

Utstyr for utføring av forsøket

• Buffer med pH = 7, ca. 25 mL

• 0,1 M HCl i beger

• 0,1 M NaOH i beger

• Metyloransjeløsning (omslag 3,1–4,4), i dråpeteller

• Fenolftalein, (omslag 8,2–10,0) i dråpeteller

• 4 pH-strimler (pH 0–14)

• 1 sprøyte, 10 mL

• 2 sprøyter, 1 mL

• 6 plastbegre, ca. 30 mL

 

Sikkerhetsutstyr

• Vernebriller

 

Fremgangsmåte

Til å begynne med hentet vi fram fire plastbegre og satte dem på et hvitt ark. I to av dem tilsatte vi 10 ml buffer med en 10 ml sprøyte, mens i de to andre tilsatte vi fortynnet buffer med forholdet 1:10 (1 del buffer, 9 del vann), som vår lærer hadde gjort klart på forhånd. Vi satte navn på bufferløsningene på det hvite arket, for å få oversikt over løsningene. Deretter målte vi PH’en i alle bufferløsningene ved hjelp av PH-strimler, som vi noterte ned i en oversiktlig tabell. Noen dråper Fenolftalein helte vi opp i et beger med fortynnet løsning, og i et med ufortynnet løsning. Det samme gjorde vi med de to gjenværende begrene, bare denne gangen med indikatoren metyloransje. Når det var gjort, titrerte vi to av begrene(som hadde blitt tilsatt Fenolftalein) med NaOH dråpe for dråpe med en 1 ml sprøyte. Det samme gjorde vi med de andre begrene(som hadde blitt tilsatt metyloransje), bare med HCL. Vi titrerte frem til fargeomslag, målte så PH med PH-strimler, og titreringsvolumet.

 

Resultater

	10 ml ufortynnet bufferløsning	10 ml fortynnet bufferløsning
ml 0,1 M NaOH brukt	7,5 (PH = 8,9)	0,7(PH = 7,9)
ml 0,1 M HCl brukt	2,75 (PH = 5,5)	0,52(PH = 5,4)

Figur 1: Tabellen viser de målte verdiene av titreringsvolumet og PH-en etter titrering.

 

Observasjon

Det var først under titreringsfasen vi observerte hvordan bufferløsningene ble påvirket av tilsettingen av syre og base. Etter som vi titrerte med NaOH med den fargeløse ufortynnete bufferløsningen, tok det hele 7,5 ml før løsningen slo om til rosa(da bufferen nådde sitt ytterpunkt). Men når vi titrerte den fortynnete løsningen tok det usedvanlig mindre tid, og bare 0,7 ml NaOH før fargen slo om.

 

Videre titrerte vi to gulfargede løsninger(hadde blitt tilsatt metyloransje) med HCL, og også her så vi at det trengtes å titrere med mer HCl i den ufortynnete løsningen(2,75 ml) enn i den fortynnete(0,52 ml). Gul fargen slo om til en svak oransje farge i begge tilfellene.     

 

Diskusjon

Hensikten med dette forsøket var å beregne bufferkapasiteten til den fortynnete og den ufortynnete løsningen, og sammenligne dem opp mot hverandre. Men først er det viktig å se på reaksjonene bufferen går gjennom ved syre- og basepåvirkning.

 

Vi brukte en

-buffer i dette forsøket, og ved tilsetting av lut, vil netto reaksjonsligning se slik ut:

 

 

Ved tilsetting av HCl:

 

 

Vi ser tydelig fra reaksjonsligningene ovenfor at

 fungerer som en syre komponent som nøytraliserer basepåvirkning, og  som en base komponent som nøytraliserer syrepåvirkning.

 

Vi kan regne ut bufferkapasiteten, både i den fortynnete og den ufortynnete løsningen ved bruk av resultatene i tabellen:

 

Bufferkapasiteten i den ufortynnete løsningen ved titrering av NaOH

Stoffmengde NaOH tilsatt: 0,0075 L x 0,1 M = 0,00075 mol

 

Stoffmengde per liter buffer:

 x 1L = 0,42 mol

Bufferkapasiteten er på 0,42 mol

 

Bufferkapasiteten i den fortynnete løsningen ved titrering av NaOH

Stoffmengde NaOH tilsatt = 0,0007 L x 0,1 M = 0,00007 mol

Stoffmengde per liter buffer:

 x 1L = 0,0065 mol

Bufferkapasiteten er på 0,0065 mol

 

Bufferkapasiteten i den ufortynnete løsningen ved titrering av HCl

Stoffmengde HCl tilsatt = 0,00275 L x 0,1 M = 0,000257 mol

Stoffmengde per liter buffer:

 x 1L = 0,02 mol

Bufferkapasiteten er på 0,02 mol

 

Bufferkapasiteten i den fortynnete løsningen ved titrering av HCl

Stoffmengde HCl tilsatt = 0,00052 L x 0,1 M = 0,000052 mol

Stoffmengde per liter buffer:

 x 1L = 0,005 mol

Bufferkapasiteten er på 0,005 mol

 

Fra resultatene ovenfor kan se at forholdet mellom bufferkapasiteten til den fortynnete, og den ufortynnete så å si er mellom 9-10. Forholdet mellom buffer og vann i den fortynnete bufferløsningen var jo 1:10.

 

Det som skjer med en buffer når konsentrasjonen minker er at det blir mindre syre- og base komponenter som kan motvirke en syrebasepåvirkning. Derfor vil den fortynnete løsningen tåle mindre syre og base enn den ufortynnete som har flere syre og base komponenter. I denne sammenhengen utgjør disse komponentene;

.

 

Valg av indikator

Indikatorvalg i dette forsøket var ikke tilfeldig, for disse var valgt av hensyn til indikatorens omslagsområde. Da vi titrerte med HCl endret fargen seg ved PH 5,4-5,5, og bare metyloransje vil gjøre at fargen slår om, fordi omlagsområde er rundt 4,4 i PH-skalaen. Da vi gjorde det samme med fenolftalein endret fargen seg da PH’en var fra 7,9-8,9, og det passer bra fordi omslagsområdet til indikatoren er fra 8,2-10.0.

 

Feilkilder

Det er flere feilkilder å ta i betraktning når vi skal kommentere resultatene i tabellen fra figur 1. En systematisk feil kan være unøyaktig avlesing av titreringsvolumet for eksempel, som kan ha ført til en usikkerhet i utregningene av bufferkapasiteten.

 

En annen feilkilde som kan ha skjedd under forsøket er nok at vi tok i litt for mye eller for lite metyloransje, som kan ha ført til at fargen slo om litt tidligere enn forventet. En tilfeldig feil kan ha vært urent utstyr, som kan ha i innholdt andre stoffer som har hatt en innvirkning på resultatet. Sprøytene vi brukte for titrering kan allerede ha inneholdt NaOH, når vi egentlig titrerte med HCl. Vi kunne også ha brukt urene begre.   

 

Konklusjon

Bufferkapasiteten varierer altså av konsentrasjonen av bufferen i løsningen. Det var derfor bufferkapasiteten var lavere i den fortynnete enn i den ufortynnete bufferløsningen. De matematiske utregningene viste at kapasiteten var omtrent 9-10 ganger større i den ufortynnete, noe som klart viser forskjell.