Способы определения рН

1. Для грубой оценки концентрации водородных ионов широко используются кислотно-основные индикаторы — органические вещества-красители, цвет которых зависит от pH среды. К наиболее известным индикаторам принадлежат лакмус, фенолфталеин, метиловый оранжевый (метилоранж) и другие. Индикаторы способны существовать в двух по-разному окрашенных формах — либо в кислотной, либо в основной. Изменение цвета каждого индикатора происходит в своём интервале кислотности, обычно составляющем 1-2 единицы (табл. 1). Их преимуществом является дешевизна, быстрота и наглядность исследования. Этот метод недостаточно точен, требует введения солевых и температурных поправок, дает значительную погрешность при очень малой минерализации исследуемой воды (менее 30 мг/л) и при определении pH окрашенных и мутных вод. Метод нельзя применять для сред, содержащих сильные окислители или восстановители. Используется обычно в полевых условиях и для ориентировочных определений.
Кислая [H+] > [OH-] рН < 7.  Нейтральная [H+] = [OH-] рН = 7.  Щелочная [OH-] > [H+] рН > 7.

                                                                                                                                             Таблица 1

Изменение цвета кислотно-основных индикаторов в зависимости от pH раствора

Название                                                    Цвет индикатора в среде
                                                  кислая                  нейтральная                    щелочная
Лакмус                                 красный                 фиолетовый                       синий
Фенолфталеин                бесцветный               бесцветный                    малиновый
Метилоранж                       розовый                  оранжевый                       желтый

2. Для расширения рабочего интервала измерения pH используют так называемый универсальный индикатор, представляющий собой смесь из нескольких индикаторов. Универсальный индикатор последовательно меняет цвет с красного через жёлтый, зелёный, синий до фиолетового при переходе из кислой области в щелочную. Индикатор изменяет окраску в интервале рН 1,0-10,0 (табл. 2).

                                                                                                                                              Таблица 2

Изменение цвета универсального индикатора в зависимости от pH раствора

рН              Окраска  
1,0        красно-фиолетовая 
2,0        розово-оранжевая
3,0        оранжевая
4,0        желто-оранжевая 
5,0        желтая 
6,0        зеленовато-желтая
7,0        желто-зеленая
8,0       зеленая
9,0       сине-зеленая
10,0     серовато-синяя

3. Использование специального прибора  (pH-метра) позволяет измерять pH в более широком диапазоне и более точно (до 0,01 единицы pH), чем с помощью индикаторов. Ионометрический метод определения pH основывается на измерении милливольтметром ионометром ЭДС гальванической цепи, включающей специальный стеклянный электрод, потенциал которого зависит от концентрации ионов Hв окружающем растворе. Способ отличается удобством и высокой точностью, особенно после калибровки индикаторного электрода в избранном диапазоне рН, позволяет измерять pH непрозрачных и цветных растворов и потому широко используется.
Стеклянный электрод представляет собой стеклянную трубку с выдутым на ее конце шариком с очень тонкой стенкой, в которую залита суспензия AgCl в растворе HCl и погружена серебряная проволока. Таким образом, внутри трубки с шариком находится хлорсеребряный электрод. Для измерения pH стеклянный электрод погружают в испытуемый раствор (тем самым не внося в него никаких посторонних веществ). В этот же раствор напрямую или через электролитический ключ погружают электрод сравнения. В полученной системе перенос электронов от хлорсеребрянного электрода к электроду сравнения, происходящий под действием непосредственно измеряемой разности потенциалов, неизбежно сопровождается переносом эквивалентного количества протонов из внутренней части стеклянного электрода в испытуемый раствор. Если считать концентрацию ионов Hвнутри стеклянного электрода постоянной, то измеряемая ЭДС является функцией только активности ионов водорода, то есть pH исследуемого раствора.

Портативные приборы позволяют определять рН исследуемого раствора в полевых условиях с точностью до 0,01 единицы pH.

4. Аналитический объёмный метод (кислотно-основное титрование) также даёт точные результаты определения кислотности растворов. Раствор известной концентрации (титрант) по каплям добавляется к исследуемому раствору. При их смешивании протекает химическая реакция. Точка эквивалентности — момент, когда титранта точно хватает, чтобы полностью завершить реакцию, — фиксируется с помощью индикатора. Далее, зная концентрацию и объём добавленного раствора титранта, вычисляется кислотность раствора.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *