Методи визначення pH

Визначення pH здійснюють потенциометричним, візуально-колориметричним або фотоколориметричний методами.

Для визначення pH візуально-колориметричним методом використовують кислотно-основні індикатори, які представляють собою слабкі органічні кислоти і підстави, що мають різне забарвлення в диссоциированной та молекулярної формах. Колір розчину індикатора залежить від співвідношення між іонною та молекулярної формами. Їх концентрація залежить від pH розчину. Отже, забарвлення розчину буде показником концентрації іонів водню.

На суміщенні протолітічеських равновесий грунтується використання індикаторів для визначення pH. Індикатори являють собою слабкі кислоти або основи, які змінюють забарвлення в оборотних протолітічеських реакціях. Молекулярна форма одноколірних індикаторів безбарвна, іонна – пофарбована. У розчині індикатора-кислоти встановлюється рівновага:

При додаванні до водного розчину такого індикатора більш сильною, ніж індикатор кислоти, поєднане підставу (Ind-) переходить у відповідну безбарвну кислоту (HInd): інтенсивність забарвлення слабшає або зникає. Навпаки, додаток декількох крапель розчину лугу викликає зміщення рівноваги в протилежному напрямку: концентрація забарвленої форми індикатора [Ind-] зростає, інтенсивність забарвлення посилюється. Це відповідає певному значенню pH. Очевидно, що в даних умовах виникають конкурентні відносини між основами OH- і Ind-за протон. Величина pH розчину дорівнює значенню pKa (HInd), якщо концентрації молекулярної та іонної форм індикатора рівні між собою. Інтенсивність забарвлення індикатора змінюється в певному діапазоні значень pH, що відповідають двом крайнім випадкам повного зміщення рівноваги, однак виразні зміни забарвлення, що фіксуються візуально або за допомогою фотометра, можливі в тому випадку, якщо концентрації однієї форми перевищують іншу не більше ніж в 10 разів. Діапазон значень pH = pKa (HInd) ± 1 називається інтервалом переходу забарвлення індикатора.

Область значення, при якій відбувається зміна забарвлення індикатора можна розрахувати за формулою pH = рКінд ± 1. Інтервал переходу метилового оранжевого ~ 4 ± 1, тобто 3-5. Чим вище Кд індикатора, тим легше його молекула розпадається на іони, тим менше значення pH, при якому він змінює своє забарвлення. Наприклад, Кд метилового оранжевого ≈10-4 набагато більше, ніж Кд фенолфталеина ≈10-9. Тому область переходу метилового оранжевого лежить при більш низьких значеннях pH розчину.

В даний час виготовляють індикаторну папір, просочену сумішшю різних індикаторів і показує кілька переходів кольору; за допомогою такого паперу можна визначити pH розчину з точністю до одиниці в інтервалі pH 1-13. Таку індикаторну папір називають універсального індикаторного папером.

Посилання на основну публікацію