1. No category

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 og
kemiunderviser,
 øvelsen laves i grupper af to til tre personer,
 kemiunderviseren yder hjælp og vejledning til faglige og rapportrelaterede
elementer.
Det meste af øvelsen er obligatorisk at lave, men udvalgte dele er frivillige. De frivillige dele er markeret med ”Ekstra”.
Evaluering
Øvelsesforløbet evalueres med udgangspunkt i rapporten og der vil være specielt fokus på at
 indholdet i rapporten er fagligt korrekt
 der er sammenhæng mellem Mål, Resultater, Diskussion og Konklusion.
Bioanalytikeruddannelsen VIA University College
Vibeke Møller og Eval Møller
Modul 3 Kemi Øvelsesvejledning
september 2015
2
Øvelsesvejledning
Mål:
Målet med øvelsen er, at
 bestemme overensstemmelsen mellem den ud fra beregning forventede pHværdi og den tilhørende eksperimentelt bestemte pH-værdi, for
o en ethansyre/ethanoat puffer med pH 5,0
o en phosphatpuffer med pH 7,0
o tilsætning af 50 µL 1,0 M NaOH til ethansyre/ethanoat puffer, pH 5,0
o tilsætning af 50 µL 1,0 M HCl til ethansyre/ethanoat puffer, pH 5,0
 bestemme den pH-værdi der giver den maksimale pufferkapacitet for en
ethansyre/ethanoat puffer.
 bestemme den maksimale pufferkapacitet for en ethansyre/ethanoat puffer.
 bestemme det pH-interval hvor en ethansyre/ethanoat pufferen har en pufferkapaciteten på 1/3 eller mere af den maksimale.
 bestemme pufferkapaciteten af en opløsning uden pufferegenskab
 Ekstra: bestem koncentrationens betydning for en puffers pufferkapacitet
Sikkerhed:
Kemikalier/reagenser mærket med P-koden: ”280” kræver brug af handsker og beskyttelsesbriller ved håndtering.
Bortset fra 1M NaOH bortskaffes væsker ved at hælde dem i vasken. 1M NaOH
hældes i dunket mærket med Z.
Eksperimenterne udføres efter institutionens anvisninger: Jespersen, Kirsten ”Instruktion i god laboratorieadfærd og sikkerhed”, OHSAS dokument no. 49, VIA
University College, Bioanalytikeruddannelsen, 2008 (eller nyere)
Teori
Teori omhandlende puffer findes på hjemmesiden:
http://net.biolyt.dk/index.php?eID=239
Bioanalytikeruddannelsen VIA University College
Vibeke Møller og Eval Møller
Modul 3 Kemi Øvelsesvejledning
september 2015
3
Materialer
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
GHS Farepiktogram
7447-40-7
-
Ethansyre 1,0 M
pKs = 4,76
64-19-7
-
NaOH 1 M
1310-73-2
GHS05
HCl 1,0 M
HCl 0,1 M
7647-01-0
-
NaH2PO4 ∙ H2O
10049-21-5
-
Na2HPO4 ∙ 2 H2O
10028-24-7
-
KCl 0,1 M
7447-40-7
-
KCl 3 M
H-kode
P-kode
H314
P280
P305 + P351 + P338
P310
Kalibreringspuffere
pH = 7,00 og pH = 4,01
NaOH 0,1 M,
Kontrol. pH 6,0
Bioanalytikeruddannelsen VIA University College
Vibeke Møller og Eval Møller
Modul 3 Kemi Øvelsesvejledning
september 2015
4
Øvelsens elementer:
Eksperimentelt indeholder øvelsen nedenstående elementer
 Kalibrering af pH-meter og kontrol af samme.
 Fremstilling af puffere med ønsket pH samt kontrol og eventuel justering af
pH.
 Måling af pH til bestemmelse af pufferkapacitet
o Efter gentagen tilsætning af syre til Puffer 2.
o Efter gentagen tilsætning af base til Puffer 2.
o Måling af pH i KCl-opløsning.
o Måling af pH i KCl-opløsning efter tilsætning af syre.
o Måling af pH i KCl-opløsning efter tilsætning af syre.
o Eventuelt. Efter gentagen tilsætning af syre til Puffer 2 fortyndet F=2.
Til hvert element opsamles forskellige former for data. Nogle data knytter sig til rapportens metodeafsnit andre til resultatafsnittet, hvilket er anvist i rapportskabelonen.
Udførelse af øvelsen
Kalibrering og kontrol af pH-meter
Kalibrer pH-meteret efter anvisningerne i Kemiøvelse 1 – Syrebaseøvelse (tilgængelig via: http://net.biolyt.dk/index.php?sID=580 ). Indskriv kalibreringsværdier mv. i
skemaet herunder. Ligger kalibreringsdata ikke inden for de viste grænser laves kalibrering om.
Mål på pH-kontrollen, indskriv i skemaet herunder
Skema 1 Data hørende til kvalitet af pH-måling (finde også i rapportskabelon)
Potentiometer ID:
(model og nummer)
Elektrode ID:
Kalibreringsdata: pH0
Acceptinterval: 5,85 - 7,5
Kalibreringsdata: %
Acceptinterval: 90 % - 103%
pH-meterets SD
0,01 pH enheder, bestemt ud fra 15 målinger.1
Kontrollens målte pH
Kontrollens angivne pH
(se flaskens etikette )
1
Bestemt med et PHM210 pH-meteret med ID=8, antages at kunne bruges for øvrige pH-metre.
Bioanalytikeruddannelsen VIA University College
Vibeke Møller og Eval Møller
Modul 3 Kemi Øvelsesvejledning
september 2015
5
Fremstilling af Puffer 1 med pH 7,00:
Puffer 1 og 2 opgaverne (Se afsnittet: Opgaver i forbindelse med rapporten) forventes regnet forud for øvelsen.
Afvej i vejebåde de mængder af NaH2PO4 ∙ H2O og Na2HPO4 ∙ 2 H2O (x mg), som
fremgår af Puffer 1 opgaven. Noter det afvejede mængder i Skema 2 herunder.
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 10-15 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.
Noter den afmålte volumen i Skema 2 herunder.
Herefter fyldes kolben til mærket med demineraliseret vand og kolben vendes 10-15
gange.
Skema 2 Data hørende til afvejning og afmåling (finde også i rapportskabelon)
Model:
Vægt:
Usikkerhed:
NaH2PO4 ∙ H2O
Beregnet:
Afvejet:
Na2HPO4 ∙ 2 H2O
Beregnet:
Afvejet:
Model:
Pipette
Usikkerhed:
NaOH-opløsning
Beregnet:
Afmålt:
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.
Bioanalytikeruddannelsen VIA University College
Vibeke Møller og Eval Møller
Modul 3 Kemi Øvelsesvejledning
september 2015
6
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.
Måleskema 1 til pH justering.
Målt pH
pH justeret
med
Antal dråber i Antal dråber
bægerglasset
i målekolben
Puffer 1
pH 7,0
Puffer 2
pH 5,0
Måleskema 2 til eventuel ny pH-justering
Målt pH
pH justeret
med
Puffer 1
pH 7,0
Puffer 2
pH 5,0
Antal dråber i Antal dråber i
bægerglasset
målekolben
Nu er pufferne ”klar til brug”. Der arbejdes kun videre med puffer 2.
Bioanalytikeruddannelsen VIA University College
Vibeke Møller og Eval Møller
Modul 3 Kemi Øvelsesvejledning
september 2015
7
pH-målinger til bestemmelse af pufferkapacitet
Puffer 2’s pufferkapacitet
Hæld 25,0 mL puffer 2 opløsning i et bægerglas, mål pH-værdien og indfør den ud
for 0,000 i Resultatskema 1 herunder.
Tilsæt 0,050 mL 1,0 M NaOH til bægerglasset under omrøring og mål pH på ny. Indfør pH-værdien ud for 0,050 (base) i Resultatskema 1. Gentag tilsætningen af 0,050
ml base indtil den målte pH værdi adskiller sig mere en 1 enhed fra ethansyrens pKsværdi.
Lav en tilsvarende måling, hvor der i stedet for NaOH tilsættes 1,0 M HCl.
Resultatskema 1. Puffer 2 og pufferkapacitet (findes også i rapportskabelon)
mL
pH
pH-middel
pH

0,400
0,350
Tilsat syre
0,300
0,250
0,200
0,150
0,100
0,050
0,000
Tilsat base
0,050
0,100
0,150
0,200
Bioanalytikeruddannelsen VIA University College
Vibeke Møller og Eval Møller
Modul 3 Kemi Øvelsesvejledning
september 2015
8
KCl-opløsningens pufferkapacitet.
Hæld 25 mL KCl-opløsning i et bægerglas og mål pH. Tilsæt 0,050 mL 1,0 M NaOH, 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.
Resultatskema 2. KCl-opløsningen og pufferkapacitet
mL
pH
pH-middel
pH
Tilsat
syre

0,050
0,000
Tilsat
base
0,050
Puffer 2’s pufferkapacitet ved 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 0,050 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.
Ekstra. Resultatskema 3. Puffer 2 fortyndet og pufferkapacitet
mL
pH
pH-middel
pH

Tilsat syre
0,200
0,150
0,100
0,050
Tilsat base
0,000
0,050
0,100
Bioanalytikeruddannelsen VIA University College
Vibeke Møller og Eval Møller
Modul 3 Kemi Øvelsesvejledning
september 2015
9
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 NaH2PO4·H2O (s)
x mg Na2HPO4·2H2O (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 CH3COOH (aq)
y mL 1,000 M NaOH (aq)
demineraliseret vand ad 100,00 mL.
Hjælp til rapportskrivning
På hjemmesiden http://net.biolyt.dk/index.php?sID=903 er der adgang til rapportrelevante dokumenter, eksempelvis de generelle rapportskrivningsretningslinjer, Politik for studerendes opgaveaflevering og ikke mindst en rapportskabelon specielt udarbejdet til denne øvelse.
Bioanalytikeruddannelsen VIA University College
Vibeke Møller og Eval Møller
Modul 3 Kemi Øvelsesvejledning
september 2015