Kemiøvelse 2 C2.1. Puffere. Øvelsens pædagogiske rammer

Transkript

1 Kemiøvelse 2 C2.1 Puffere Øvelsens pædagogiske rammer Sammenhæng Denne øvelse er tilpasset kemiundervisningen på modul 3 ved bioanalytikeruddannelsen. Kemiundervisningen i dette modul indeholder blandt andet syrebaseteori inklusiv emnet puffere. På alle laboratoriemedicinske specialer kan studerende komme til at arbejde med puffere, hvilket betyder at øvelsen er relevant for såvel den teoretiske som kliniske undervisning. Formål Formålet med øvelsen er at støtte den teoretiske undervisning med praktiske erfaringer træne omhu i forbindelse med laboratoriearbejde træne den naturvidenskabelige arbejdsmetode Arbejdsform: Øvelsen tænkes inddraget i undervisningen på den måde, at de beregninger, der ligger til grund for fremstillingen af pufferne, er lavet og kontrolleret som en del af den teoretiske undervisning, inden øvelsen udføres. øvelsen udføres i laboratoriet under vejledning af laboratoriepersonalet øvelsen laves i grupper af to til tre personer. Øvelsesgrupperne sammensættes af laboratoriepersonalet kemiunderviseren yder hjælp og vejledning til faglige og rapportrelaterede elementer hver øvelsesgruppe afleverer en rapport, som skal godkendes. Det meste af øvelsen er obligatorisk at lave, men udvalgte dele er frivillige. De frivillige dele er markeret med Ekstra Evaluering Øvelsesforløbet evalueres ved at rapporten rettes. Ved rapportretningen vil der være specielt fokus på at indholdet i rapporten er fagligt korrekt der er sammenhæng mellem Mål, Resultater, Diskussion og Konklusion.

2 Kemiøvelse 2 C2.2 Øvelsesvejledning Mål: Målet med øvelsen er at undersøge overensstemmelsen mellem teoretisk beregnede og målte ph-værdier for puffere sammenhængen mellem en puffers pufferkapacitet og pufferens pks. forskellen på en pufferopløsning og en opløsning uden pufferegenskaber Ekstra koncentrationens betydning for en puffers pufferkapacitet Litteratur: Andersen E. A, Jespergaard P. og Østergaard O. G., Databog Fysik Kemi, F & K Forlag, København N, 1997 (eller nyere). Jespersen, Kirsten Instruktion i god laboratorieadfærd og sikkerhed, OHSAS dokument no. 49, VIA University College, Bioanalytikeruddannelsen, 2008 (eller nyere) Sikkerhed: Kemikalier/reagenser mærket med S-sætningen: 37/39 kræver brug af handsker og beskyttelsesbriller ved håndtering. Placeringen af sikkerhedsudstyr fremgår af Instruktion i god laboratorieadfærd og sikkerhed. Alle væsker bortskaffes ved at hælde dem i vasken Teori Teori omhandlende puffer findes på hjemmesiden:

3 Kemiøvelse 2 C2.3 Materialer og metoder Apparatur ph-meter m. ph-elektrode Magnetomrører (incl. magnetpinde) Vægt Utensilier Automatpipetter Målekolber Tragt Måleglas Bægerglas 50 ml Sprøjteflaske Skyllebæger af plast Kleenex Magnetfanger Kemikalier og reagenser Kemikalie/reagens CAS-nr. Mærkning Fareklasse R-sætninger S-sætninger KCl 3 M Kalibreringspuffere ph = 7,00 og ph = 4,01 Ethansyre 1,0 M pks = 4, NaOH 1 M, 0,1 M, HCl 1,0 M HCl 0,1 M C Xi /39-45 NaH 2 PO 4 H 2 O Na 2 HPO 4 2 H 2 O /25 KCl 0,1 M Metode ph-målinger udføres som beskrevet i: Kemiøvelse 1 Syrebaseøvelse. Puffer 1 fremstilles ud fra afvejning af en syre og dens korresponderende base. Puffer 2 fremstilles ved at tilsætte NaOH til en syre. Begge puffere justeres hvis nødvendigt ved tilsætning af syre eller base, indtil puffernes ph højst afviger ±0,1 fra den ønskede ph-værdi

4 Kemiøvelse 2 C2.4 En mere detaljeret fremgangsmåde for fremstillingen af de to puffere kan ses herunder. Fremgangsmåde: Puffer 1 og 2 opgaverne (Se afsnittet: Opgaver i forbindelse med rapporten) forventes regnet forud for øvelsen. Fremstilling af pufferne: Fremstilling af Puffer 1. ph=7,0. Afvej i vejebåde de mængder af NaH 2 PO 4 H 2 O og Na 2 HPO 4 2 H 2 O (x mg), som fremgår af Puffer 1 opgaven. Overfør mængderne kvantitativt til en 100 ml målekolbe ved at overføre stofferne til målekolben gennem en tragt og derefter skylle vejebådene med demineraliseret vand. Kolben fyldes halvt med demineraliseret vand og svinges indtil stofferne er opløst. Herefter fyldes til mærket med demineraliseret vand og kolben vendes gange. Fremstilling af Puffer 2. ph=5,0. De mængder af ethansyre og NaOH-opløsning (y ml), som fremgår af Puffer 2 opgaven, afpipetteres i en 100 ml målekolbe. Herefter fyldes kolben til mærket med demineraliseret vand og kolben vendes gange. Kontrol af puffernes ph og evt. justering af puffernes ph-værdi Afmål 25,0 ml af pufferen i et måleglas, overfør det til et 50 ml bægerglas. Mål phværdien i pufferen i bægerglasset vha. et ph-meter. Den målte ph-værdi indføres i Måleskema 1 herunder. Afviger den målte ph-værdi mere end ±1,0 fra den ønskede, laves pufferen om. Er afvigelsen større end ±0,1, justeres ph. Dette sker ved tilsætning af enten 0,1 M NaOH eller 0,1 M HCl-opløsning. Tilsætningen sker med engangspipette under omrøring indtil den ønske ph-værdi haves. Antallet af tilsatte dråber tælles og indføres i måleskema 1. Dråbeantallet ganges op, således at det passer med den tilbageblivende mængde af pufferopløsning i målekolben. Tilsæt det beregnede antal dråber til målekolben. Bland grundigt. Udtag nye 25,0 ml pufferopløsning fra 100 ml målekolben til kontrolmåling af ph. Justeringen gentages, hvis kravene ovenfor ikke overholdes.

5 Kemiøvelse 2 C2.5 Måleskema 1 til ph justering. Målt ph ph justeret med Puffer 1 ph 7,0 Puffer 2 ph 5,0 Antal dråber i bægerglasset Antal dråber i målekolben Måleskema 2 til eventuel ny ph-justering Målt ph ph justeret med Antal dråber i bægerglasset Puffer 1 ph 7,0 Puffer 2 ph 5,0 Nu er pufferne klar til brug. Der arbejdes kun videre med puffer 2. Antal dråber i målekolben Undersøgelse af pufferkapacitet: Måling af puffer 2. Hæld 25,0 ml puffer 2 opløsning i et bægerglas, mål ph-værdien og indfør den i Resultatskema 1 herunder. Tilsæt ml 1,0 M NaOH til bægerglasset under omrøring og mål ph på ny. Indfør ph-værdien i Resultatskema 1. Gentag tilsætningen af ml base indtil den målte ph værdi adskiller sig mere en 1 enhed fra ethansyrens pks-værdi. Lav en tilsvarende måling, hvor der i stedet for NaOH tilsættes 1,0 M HCl. Målinger af KCl-opløsning 0,1 M. Hæld 25 ml KCl-opløsning i et bægerglas og mål ph. Tilsæt ml 1,0 M Na- OH, og mål ph. De målte ph-værdier indføres i Resultatskema 2 herunder. Lav en tilsvarende måling, hvor der i stedet for NaOH tilsættes 1,0 M HCl. Ekstra. Måling af puffer 2, fortyndet. F=2 Denne måleserie er ikke obligatorisk at lave, men kan bruges til at få endnu bedre indsigt i pufferteorien. Hæld 12,5 ml puffer 2 opløsning i et bægerglas og tilsæt samme volumen demineraliseret vand. Mål ph-værdien og indfør den i Resultatskema 3. Tilsæt ml 1,0 M NaOH til bægerglasset under omrøring og mål ph på ny. Indfør ph værdien i Resultatskema 3. Gentag tilsætningen af 0,05 ml base indtil den målte ph værdi adskiller sig mere en 1 enhed fra ethansyrens pks-værdi. Lav en tilsvarende måling, hvor der i stedet for NaOH tilsættes 1,0 M HCl.

6 Tilsat base Tilsat syre Kemiøvelse 2 C2.6 Resultater Resultatskema 1. Puffer 2 og pufferkapacitet ml ph ph-middel ph 0,400 0,350 0,300 0,250 0,200 0,150 0,100 0,000 0,100 0,150 0,200 0,250

7 Tilsat base Tilsat syre Kemiøvelse 2 C2.7 Resultatskema 2. KCl-opløsningen og pufferkapacitet Tilsat syre ml ph ph-middel ph 0,000 Tilsat base Ekstra. Resultatskema 3. Puffer 2 fortyndet og pufferkapacitet ml ph ph-middel ph 0,250 0,200 0,150 0,100 0,000 0,100 0,150 0,200 0,250

8 Kemiøvelse 2 C2.8 Opgaver til forberedelse af øvelse Puffer 1 Vi ønsker at fremstille 100,00 ml pufferopløsning med ph = 7,0. Beregn x, når vi skal anvende følgende forskrift: 171 mg NaH 2 PO 4 H 2 O (s) x mg Na 2 HPO 4 2H 2 O (s) demineraliseret vand ad 100,00 ml. Puffer 2 Vi ønsker at fremstille 100,00 ml pufferopløsning med ph = 5,0. Beregn y, når vi skal anvende følgende forskrift: 2,00 ml 1,000 M CH 3 COOH (aq) y ml 1,000 M NaOH (aq) demineraliseret vand ad 100,00 ml. Hjælp til rapportskrivning På hjemmesiden er der adgang til rapportrelevante dokumenter, eksempelvis de generelle rapportskrivningsretningslinjer, Politik for studerendes opgaveaflevering og ikke mindst en rapportskabelon specielt udarbejdet til denne øvelse.