Кислоти і основи
Визначення шкали pH методом послідовних розведень розчинів.
Мета: З курсу школи загальновідомо, що нейтральне середовище у чистій воді характеризується значенням pH=7, у розчинах кислот pH менше 7, а у розчинах основ pH більше 7, але не всі розуміють залежність значення pH від фактичної концентрації у розчині йонів гідроксонію. Тому нашою метою є усвідомлення сутності логарифмічної шкали pH, шляхом її побудування.

Обгрунтування: Шкала pH відображає концентрацію йонів гідроксонію у водних системах:

pH = -log[H3O+]

[H3O+] = 10-pH = 1/10pH

Метод послідовних розведень представляє собою експериментальну техніку одержання серії розчинів різної концентрації (меншої, ніж у вихідного розчину) з певного об'єму вихідного розчину.

Хід роботи: Розглянемо ряд розведення вдвічі. Для цього у віртуальній лабораторії візьмемо 5 колб і заповнимо їх однаковою кількістю води (меншою, ніж половина об'єму колби). Це може бути, наприклад, 20 мл, але можна взяти й іншу кількість.

Порада Virtual Lab:Натисніть правою клавішею миші на колби і назвіть їх, обравши Перейменувати у меню.

Тепер додайте у першу колбу таку ж кількість 1М розчину HCl (20 мл), та занотуйте концентрацію [H3O+], яка при розведенні вдвічі стала 0.500 моль/л тобто 1/2 (1/21) від початкової концентрації.

Тепер перенесіть з цієї колби 20 мл у другу колбу і зверніть увагу, що розчин розбавився іще удвічі; [H3O+] = 0.250 моль/л тобто чверть (1/22) від початкової концентрації вихідного розчину.

Повторення цієї процедури з іншими трьома колбами дасть такі результати:

3-є розведення: [H3O+] = 0.12500 моль/л або 1/8 (1/23) від початкової концентрації.

4-е розведення: [H3O+] = 0.06250 моль/л або 1/16 (1/24) від початкової концентрації.

5-е розведення: [H3O+] = 0.03125 моль/л або 1/32 (1/25) від початкової концентрації.

Детальніше: [H3O+] = 2-n = 1/2n де n є номером послідовного розведення і з використання коефіцієнту розведення один до двох, Ви отримуєте шкалу на логарифмі з основою 2.

Питання: Чи буде впливати зміна об'єму початкового розчину та об'ємів розчинів для розведення на значення величини концентрацій послідовних розведень? (Наприклад, якщо почати з вихідних об'ємів 10 мл і переносити по 10 мл?) Якщо Ви думаєте, що так, повторіть цей цей експеримент з кроком у 10 мл і поясніть його результати.