ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электрохимические методы анализа Общая характеристика электровесового анализа из "Количественный анализ" Водородный показатель pH экспериментально определяется различными методами, которые можно подразделить на потенциометрические и колориметрические. Потенциометрические методы основаны на измерении э. д. с. гальванического элемента, одной из электродных жидкостей которого является исследуемый раствор. Электродвижущая сила такого элемента функционально связана с концентрацией ионов Н+ в исследуемом растворе уравнением Нернста ( 79), по которому и вычисляется pH раствора. [c.486] Потенциометрический метод наиболее точен (точность его порядка 0,01 единицы pH), но довольно кропотлив и требует соответствующей аппаратуры. Поэтому на практике чаще пользуются более простыми колориметрическими методами определения pH, точность которых составляет около 0,1—0,2 единицы pH. [c.487] Колориметрические методы основаны на применении рН-ин-дикаторов, по окраске которых под влиянием исследуемого раствора и судят о концентрации ионов Н+ в последнем. Как известно из предыдущего ( 60), рН-индикаторы изменяют свою окраску только внутри определенного интервала значений pH, называемого областью перехода индикатора. Только внутри области перехода каждой данной окраске отвечает одно вполне определенное значение pH раствора. Вне этой области растворы с весьма сильно различающимися pH имеют одну и ту же окраску. Из сказанного ясно, что любой индикатор можно мрижнять для определения величины рн только в тех случаях, когда она лежит в пределах (власти перехода индикатора. Другими словами, индикатор должен при прибавлении к исследуемому раствору принимать не крайние, а одну из промежуточных окрасок. [c.487] Следовательно, прежде чем приступать к колориметрическому определению pH, нужно путем предварительных проб выбрать подходящий для данного раствора индикатор. Самое определение может проводиться различно. Применяемые при этом методы подразделяют на буферные и безбуферные. [c.487] При буферных методах, выбрав подходящий индикатор, по раз навсегда разработанным рецептам (см. приложение VH) приготовляют серию стандартных буферных растворов, величины pH которых лежат в пределах области перехода данного индикатора и постепенно возрастают на 0,2 единицы pH. Отмеривают равные объемы, например по 10 мл, буферных растворов в ряд одинаковых пробирок, прибавляют к ним равные количества (например, по 10 капель) данного индикатора и перемешивают. При этом получается колориметрическая шкала, показывающая, какие окраски принимает данный индикатор при различных значениях pH. [c.487] Приготовив шкалу, в совершенно такую же пробирку помещают те же количества исследуемого растрора (10 мл) и индикатора 10 капель) и. хорошо перемешав, получившуюся окраску сравнивают с окраской стандартных растворов шкалы. Поскольку условия приготовления растворов одинаковы, одинаковым окраскам их отвечают одни и тг же значения pH. [c.487] Как видно, при рассмотренном способе определения pH используется метод стандартных серий. Определения выполняются весьма быстро, если не считать времени, затрачиваемого на приготовление шкалы. К сожалению, шкалы эти неустойчивы, так что их необходимо часто возобновлять. С этим неудобством приходится мириться, если окраски, даваемые данным индикатором, не могут быть имитированы смешением растворов более устойчивых химических соединений (см., например, сказанное о шкале метилового оранжевого на стр. 468). [c.488] Наряду с буферными применяются также и безбуферные методы определения pH. Известны два различных варианта этих методов. Один из них основан на применении одноцветных индикаторов типа паранитрофенола (стр. 256), фенолфталеина и т. п. Другой метод (подробно рассматриваемый ниже) основан на применении двухцветных индикаторов. Он является весьма интересным в теоретическом отношении как иллюстрация теории рН-ин-дикаторов и в то же время более точным. [c.488] При определениях по этому методу обычно применяют б индикаторов, области перехода которых охватывают представляющий наибольший практический интерес интервал значений рИ от 3,0 до 9,С (табл. 20). [c.488] Из уравнения видно, что при прибавлении любого рН-инди-катора к тому или иному раствору, в зависимости от величины pH последнего, устанавливается определенное отношение между концентрациями кислотной (Скисл, ф ) И ЩеЛОЧНОЙ (Сщел.ф ) форм его. [c.489] Из этого следует, что когда к 10 мл буферного раствора с рН=7,7 прибавляют 10 капель раствора фенолового красного, то-равновесие между различно окрашенными формами его устанавливается таким образом, что ровно половина, т. е. 5 капель индикатора, присутствует в растворе в виде щелочной формы красного цвета , а другая половина—в виде кислотной формы желтого цвета. [c.489] В результате оптического сложения этих окрасок при указанном pH создается впечатление промежуточной оранжевой окраски. [c.489] Следовательно, кислотной формой здесь являются недиссоциированные молекулы Hind , накапливающиеся в растворе при подкислении его, а щелочной формой—анионы Ind , в сторону образования которых смещается равновесие при связывании ионов Н+ ионами ОН щелочи. [c.489] Данная пара растворов, следовательно, дает такую же суммарную окраску, как буферный раствор с рН=8,3 (при 10 каплях индикатора и наличии второй пробирки с водой). [c.490] Принцип, положенный в основу данного метода определения рн, ясен из этих примеров. [c.490] Выбор индикатора. Как уже указывалось выше, первой операцией при колориметрическом определении pH является выбор подходящего индикатора. Всего удобнее этот выбор проводить путем приблизительного определения pH с помощью так называемых универсальных индикаторов. Они представляют собой смеси двух или нескольких индикаторов, подобранных так, чтобы окраска их менялась в широком интервале значений pH. [c.490] Т1ри работе с универсальным индикатором углубление канавной пластинки (или в фарфоровый тигель) помещают 0,5—1 мл (10—20 капель) исследуемого раствора и прибавляют каплю раствора индикатора. [c.491] Еще удобнее проводить приблизительное определение pH с помощью универсальной индикаторной бумаги, выпускаемой лабораторией латвийского отделения Всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева. К ней прилагается цветовая шкала, показывающая, какие окраски соответствуют различным значениям pH в пределах от рН=1 до рН==10. Наличие этой шкалы очень облегчает определение. [c.491] Определив описанным способом приблизительное значение pH исследуемого раствора, выбирают на этом основании наиболее подходящий из приведенных в табл. 20 индикаторов. Положим, например, что проба универсальным индикатором показала, что рНжб. Значит, должен подойти тот из индикаторов, у которого силовой показатель р/( близок к этой величине. Таким индикатором является в данном случае бромкрезоловый пурпурный (р/С=6,3). [c.491] Вернуться к основной статье