ΠΟΤΕΝΣΙΟΜΕΤΡΙΚΟΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ p H ΚΑΙ ΠΕΧΑΜΕΤΡΙΚΕΣ ΤΙΤΛΟΔΟΤΗΣΕΙΣ

1. ΠΟΤΕΝΣΙΟΜΕΤΡΙΚΟΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ pH ΚΑΙ ΠΕΧΑΜΕΤΡΙΚΕΣ ΤΙΤΛΟΔΟΤΗΣΕΙΣ Εργαστήριο Φυσικής Χημείας | Τμήμα Φαρμακευτικής Δημήτριος Τσιπλακίδης

2. Ορισμοιοξεων-βασεων • Arrhenius: οξέα είναι ουσίες που όταν διαλυθούν σε νερό διίστανται και δίνουν Η+ και αρνητικά φορτισμένα ιόντα (Α-) ενώ οι βάσεις δίνουν ΟΗ- και θετικά φορτισμένα ιόντα (Β+). • Brönsted-Lowry: οξέα είναι ουσίες που δίνουν πρωτόνια ενώ βάσεις είναι ουσίες που προσλαμβάνουν πρωτόνια. • Lewis: οξέα είναι ουσίες που προσλαμβάνουν ένα ζεύγος ηλεκτρονίων (ηλεκτρονιόφιλα) ενώ οι βάσεις αποδίδουν ένα ζεύγος ηλεκτρονίων (πυρηνόφιλα) οξύ βάση

3. Διασταση(ιονισμος) ασθενωνοξεων-βασεων • Έστω ασθενές οξύ ΗΑ αρχικής συγκέντρωσης C με βαθμό διάστασης α: ΗΑ Η+ + Α- αρχικά moles: C0 0 τελικά moles: (1-α)CαCαC • Συνεπώς η σταθερά διάστασης είναι: Νόμος αραίωσης του Ostwald

4. Διασταση(ιονισμος) ασθενωνοξεων-βασεων • Η τιμήτηςKaείναι ένα μέτρο της ισχύος του οξέος (βάσης), για μια ορισμένη θερμοκρασία, δηλαδή, όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή της σταθεράς ιοντισμού του οξέος (βάσης) τόσοισχυρότεροείναι το οξύ (βάση). • Με λογαρίθμησηλαμβάνουμε: και επομένως όταν [Α-]=[ΗΑ], τότε pH=pKa. 50% ● • σημείο μισού ιονισμού

5. Δεικτεςκαι ρυθμιστικαδιαλυματα • Δείκτες: Ουσίες των οποίων το χρώμα αλλάζει ανάλογα με το pH του διαλύματος στο οποίο προστίθενται. • Είναι συνήθως ασθενής οξέα ή βάσεις των οποίων τα αδιάστατα μόρια απορροφούν σε διαφορετικό μήκος κύματος από τα ιόντα τους ή είναι άχρωμοι στην μία τους μορφή. • Οι δείκτες χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό του ισοδύναμου σημείου εξουδετέρωσης ενός οξέος από μια βάση και αντίστροφα. • [ΗΔ] 10[Δ-](pH=pKδ-1) επικρατεί το χρώμα του ΗΔ • [ΗΔ] 10[Δ-](pH=pKδ+1) επικρατεί το χρώμα του Δ- • Δηλαδή, η περιοχή λειτουργίας του δείκτη είναι για pH=pKδ±1.

6. Δεικτεςκαι ρυθμιστικαδιαλυματα • Ρυθμιστικά διαλύματα: Διαλύματα των οποίων το pH παραμείνει πρακτικά σταθερό, όταν προστεθεί μικρή αλλά υπολογίσιμη ποσότητα ισχυρών οξέων ή βάσεων. • Επίσης μπορούν μέσα σε όρια να αραιωθούν, χωρίς να μεταβληθεί το pH τους. • Τα διαλύματα αυτά περιέχουν ένα ασθενές οξύ και τη συζυγή του βάση (ΗΑ/Α-) ή μια ασθενή βάση και το συζυγές της οξύ (Β/ΒΗ+). • Παραδείγματα: HF και NaF (HF/ F-), NH4Cl και NH3 (NH3 / NH4+), οξικό οξύ και οξικό αμμώνιο. εξίσωση Henderson και Hasselbach • Η ρυθμιστική ικανότητα ενός ρυθμιστικού διαλύματος είναι στην περιοχή pH=pKα±1.

7. Δεικτεςκαι ρυθμιστικαδιαλυματα • Παράδειγμα ρυθμιστικού διαλύματος: Πλάσμα Ομοιόμορφο pH (=7.4) στο πλάσμα του αίματος λόγω τριών οξέων και τα αντίστοιχα άλατά τους με νάτριο: • ανθρακικό οξύ • δισόξινο φωσφορικό νάτριο • πρωτεϊνες

8. Ποτενσιομετρικοςπροσδιορισμοςτου pH • Η μέτρηση του pH μπορεί να γίνει μέσω της μέτρησης της ηλεκτρεργετικής δύναμης (ΗΕΔ)κατάλληλων γαλβανικών στοιχείων: • Η αρχή βασίζεται στο γεγονός ότι ορισμένα ηλεκτρόδια εμφανίζουν ΗΕΔ που εξαρτάται από την ενεργότητα των Η+ του διαλύματος στο οποίο βρίσκονται. • Έτσι για το ηλεκτρόδιο υάλου για σταθερή ενεργότητα (συγκέντρωση) Η+ στο εσωτερικό διάλυμα και για ενεργότητα στο εξωτερικό (μετρούμενο) διάλυμα: όπου Ε δυναμικό ηλεκτροδίου, Εο δυναμικό ηλεκτροδίου υάλου για α(H+)=1 (κανονικό δυναμικό).

9. Ποτενσιομετρικοςπροσδιορισμοςτου pH • Συνδυασμένο ηλεκτρόδιο υάλου

10. Πεχαμετρικητιτλοδοτησηγια την ευρεσητου pKa • Έστω διάλυμα οξέος αρχικής συγκέντρωσης Co και όγκου V, το οποίο τιτλοδοτείται με προσθήκη βάσης συγκέντρωσης bo και όγκου v. ΗΑ + BOHBA + H2O αρχικά moles: Co∙Vbo∙v0 0 τελικάmoles: Co∙V - bo∙V 0bo∙Vbo∙V Επομένως: Η μεταβολή του pH δίνεται από την εξίσωση των Henderson και Hasselbalch: • Καμπύλη εξουδετέρωσης οξέος από βάση • (καμπύλη πεχαμετρικήςτιτλοδότησης)

11. Πεχαμετρικητιτλοδοτησηγια την ευρεσητου pKa • Στο σημείο μισής εξουδετέρωσης: οπότε έχουμε:

12. Πεχαμετρικοςπροσδιορισμοςτου pKακαι της συγκεντρωσηςμονοπρωτικουοξεος • Θα προσδιοριστεί ο αρνητικός δεκαδικός λογάριθμος της σταθεράς διάστασης, pKα, του οξικού οξέος (CH3COOH) μέσω πεχαμετρικήςογκομέτρησης.

13. Πεχαμετρικοςπροσδιορισμος του pKα και της συγκεντρωσηςμονοπρωτικουοξεος • Ζητούμενα: • Προσδιορισμός του pKα του οξικού οξέος από το σημείο μισής εξουδετέρωσης της καμπύλης εξουδετέρωσης. • Ακριβής προσδιορισμός της αρχικής συγκέντρωσης του διαλύματος του οξικού οξέος από το ισοδύναμο-τελικό σημείο της ογκομέτρησης.