Определении рН растворов фотометрически и с помощью ионометры
ВИЗНАЧЕННЯ рН
Водневим показником рН називається негативний логарифм активності іонів водню.
рН= - lgaH+
Величина рН характеризує кислотність або лужність розчинів.
У будь-якому водному розчині твір активностей іонів Н+ і ОН- (іонний твір води Kw) є величина постійна, залежна тільки від температури. Ця величина визначає протяжність шкали рН і рН нейтральної крапки (табл. 1).
Таблиця 1
Розчини, рН яких мало залежить від розбавлення і від збільшення невеликих кількостей кислот або підстав, називаються буферними. Ці розчини містять суміші слабких кислот або підстав з солями цих кислот або підстав. Мірою буферних властивостей є буферна ємкість, що виражається кількістю сильної кислоти або лугу, необхідною для зміни рН на одиницю. Максимальна буферна ємкість досягається при еквімолекулярному співвідношення компонентів буферного розчину.
Вимірювання рН полягає в порівнянні властивостей кольорового індикатора або індикаторного електроду в досліджуваному розчині з їх властивостями в стандартному розчині з відомим рН.
Для оцінки рН на підставі таких порівняльних вимірювань користуються стандартним буферним розчином або шкалою таких розчинів. Стандартні буферні розчини повинні відповідати певним вимогам: речовини, використовувані для приготування цих розчинів, повинні бути стійкими і легко виходити в чистому вигляді, розчини цих речовин повинні володіти щодо високою буферною ємкістю, не змінюватися в часі і мати можливо малий температурний коефіцієнт рН.
У табл. 1 приведені розчини речовин, вживаних як стандартні буферні розчини, і залежність рН від температури.
Приготування розчинів див. нижче, стор. 707
При вимірюванні рН в неводних і змішаних розчинниках слід мати на увазі, що вимірювання, зроблені проти водних стандартних розчинів, мають тільки умовне значення у зв'язку із зміною інтервалів переходів індикаторів, зміною нормальних потенціалів електродів і зміною рН нейтральної крапки.
Визначення рН проводиться колориметричним або потенціометром методом.
КОЛОРИМЕТРИЧНИЙ МЕТОД
Колориметричний метод визначення рН заснований на властивості індикаторів змінювати своє забарвлення залежно від концентрації іонів водню в певному інтервалі рН.
Колориметричне визначення рН проводять за допомогою індикаторів і буферних сумішей.
Індикатори є слабкі кислоти або підстави, що мають в недиссоційованому і диссоційованому стані різне забарвлення.
Зміна забарвлення індикатора відбувається у визначеній, характерній для кожного індикатора області рН, яка називається інтервалом переходу індикатора. Інтервал переходу пов'язаний з константою дисоціації індикатора До і знаходиться в межах двох одиниць рН.
Застосовність індикаторів залежить від температури, розчинника і присутності сторонніх речовин (білків, колоїдів, солей).
Концентрація вживаного індикатора повинна бути мінімальною, особливо при вимірюванні рН розчинів з малою буферною ємкістю.
Індикатори, вживані при колориметричному визначенні рН
Можна користуватися також і іншими індикаторами (стор. 749).
Стандартні буферні суміші отримують шляхом змішування в різних співвідношеннях двох початкових розчинів. З однієї пари змішуваних розчинів можна приготувати буферні суміші лише в певній області рН.
Нижче вказані області, що охоплюються кожною парою сумішей, що рекомендуються, і складені компоненти цих сумішей.
Область рН Складені компоненти
2,2— 8,0 0,2 мол розчин двозаміщеного фосфату натрію 0,1 мол розчин лимонної кислоти.
7,8—11,0. 0,1 мол розчин карбонату натрію і 0,1 мол розчин борної кислоти з хлоридом калія.
Приготування початкових розчинів
1- 0,2 мол розчин двозаміщеного фосфату натрію (Na2HPO4-2H2O).
Двозаміщений фосфат натрію двічі перекристалізують з води, що дистилює, і сушать до постійної ваги в ексикаторі над хлоридом кальцію.
35,60 г перекристалізованого фосфату натрію розчиняють у воді і доводять водою до 1 л.
2. 0,1 мол розчин лимонної кислоти (С6Н8О7 • Н2О).
Лимонну кислоту двічі перекристалізовують з води і сушать між листами фільтрувального паперу, міняючи останню до тих пір, поки окремі кристали не перестануть прилипати до скляної палички.
21,01 г перекристалізованої лимонної кислоти розчиняють у воді і доводять водою до 1 л.
3. 0,1 мол розчин борної кислоти (Н3ВО3) з хлоридом калія (КС1).
Борну кислоту двічі перекристалізовують з води і висушують між листами фільтрувального паперу, як вказано вище.
6,18 г перекристалізованої борної кислоти і 7,45 г хлориду калія розчиняють у воді і доводять водою до 1 л.
4. 0,1 мол розчин карбонату натрію (Na2CO3). Гідрокарбонат натрію (NaHC3) нагрівають в платиновому тиглі на піщаній лазні при 280—300° до постійної ваги, перемішуючи час від часу платиновим дротом. Після нагрівання дають остигнути в ексикаторі. Зберігають в судині, що щільно закривається.
10,60 г отриманого карбонату натрію розчиняють у воді і доводять водою до 1 л.
Приготування буферних сумішей з початкових розчинів