Измерение рН растворов

Обычно для измерения рН растворов используются потенциометрические методы. Какой-либо электрод, например стеклянный электрод, чувствительный к концентрации ионов H3O+, вводят вместе с электродом сравнения в исследуемый раствор и измеряют электродвижущую силу (э.д. с), которая возникает между ними. Эту э.д. с. можно непосредственно соотнести с рН раствора и таким образом считывать значения рН со шкалы рН-метра. Для точных измерений рН вместо стеклянного электрода используется водородный электрод- Более подробно измерение рН обсуждается в гл. 10.

кислотно-основные индикаторы и титрование

Кислотно-основные индикаторы (иначе их называют индикаторы рН)-это вещества, которые изменяют свою окраску в зависимости от рН среды, где они находятся. Обычно такими веществами являются слабые кислоты либо слабые основания. При растворении в воде они слабо диссоциируют, образуя ионы. В качестве примера рассмотрим индикатор, который представляет собой слабую кислоту, имеющую формулу общего вида HIn. При растворении в воде между этой слабой кислотой и сопряженным ей основанием устанавливается следующее равновесие:

(4)

В качестве индикатора используется такая кислота, окраска которой заметно отличается от окраски сопряженного ей основания. При низких значениях рН концентрация иона H3O+ в растворе высока, и, следовательно, положение равновесия сдвинуто влево. При этих условиях равновесный раствор имеет окраску А. При высоких

Кислотно-основный индикатор изменяет свою окраску в зависимости от рН раствора. Например, индикатор метиловый оранжевый изменяет свою красную окраску на желтую в диапазоне изменения рН от 3,2 до 4,4.

 

значениях рН концентрация H3O+ в растворе мала, и, следовательно, положение равновесия сдвинуто вправо, а значит, равновесный раствор имеет окраску В.

Примером индикатора, в водном растворе которого устанавливается равновесие такого типа, является фенолфталеин (рис. 8.1). Фенолфталеин - это бесцветная слабая кислота, которая при растворении в воде образует анионы, имеющие розовую окраску. В кислой среде равновесие между кислотой и ее анионом сдвинуто влево. Концентрация анионов оказывается настолько низкой, что их розовая окраска незаметна. Однако в щелочной (основной) среде равновесие сдвигается вправо, и концентрация анионов становится достаточной для того, чтобы обнаружилась их розовая окраска.

Если применить к равновесию индикатора в водном растворе закон действующих масс, то в общем случае для индикатора, представляющего собой слабую кислоту, получается такое выражение для константы равновесия:

(5)

Величина K1n называется константой диссоциации индикатора.

Окраска индикатора изменяется от А к В в некоторой точке перехода окраски. В этой точке

Следовательно, из уравнения (5)

Значение рН раствора в точке перехода окраски индикатора обозначается pKta. Таким образом, рК1п представляет собой такое значение рН, при котором половина индикатора находится в форме кислоты, а половина-в форме сопряженного ей основания.

 

Оглавление: