Том 2 (1134474), страница 96
Текст из файла (страница 96)
Таблица ХУИ!,8. Буферные растворы Интервал рн Состав Соляная кислота + клористый кальций Глнции + соляная кислота Кислый фталат калия + соляная кислота Фсннлуксусный натрий + феннлуксусная кислота Янтарная кислота + бура Уксусная кислота + уксусиокнслый натрий Кислый фталат калия + гидроокнсь натрия Даузамещенный лнмоннокнслый натрий+ гидроокнсь натрия Однозамещенный фосфат калия+ гидроокись натрия Барная кислота + бура днэтнлбарбнтуроная кислота + натрнеаая соль этой кислоты Бурй + соляная кислота Борнан кислота + гндроокись натрия Глнцин + гндроокнсь натрии Бура + гидроокнсь натрия Диузамещенный фосфат натрия+ гидроокись натрия 1,0 —: 2,2 1,0-: 3,7 2,0 '3,8 3,2-: 4,9 3,0 .'5,8 3,7 ' 5,6 4,0- 6,2 5,0ьб,з 5,8-:8,0 6,8.
9,2 7,0-:9,2 7,6 . 9,2 7,8+ 10,0 8,2 †: 10,1 9,2+ 11,0 ! 1,0е-12,0 откуда х 0,515 г-экв/и. Буферные емкости раствора относительно кислоты и щелочи различны, так как не одинаковы концентрации (СНзСООН~ и [СНзСОО)ь)а). При разбавленин буферного раствора водой отношение аналитических концентраций слабой кислоты и ее соли остается постоянным. Коэффициенты активности могут изменяться по-разному. Однако при разбавлении буферных растворов их рН изменяется незначительно и в ряде случаев этим изменением можно пренебречь. Например, рН смеси одинаковых объемов 1/15 н. раствора )ь)азНРОз и 1/15 и.
раствора (чаНзРОз равна 6,81. После разбавления в 5 раз рН = 6,99, при разбавлении в 20 раз — 7,07, в 100 раз — 7,10. Этот пример показывает также, что буферные смеси можно приготовлять не только из кислоты (или основания) и соли, но и из двух солей на разных ступенях диссоциации. Буферные системы, например НзСОз + (ЧаНСОз и (цазНРОе + !ЧаНзРОе б Ий Измерение активности (концвиграции) водородиык ионов 407 Буферные смеси широко используются для приготовления эталонных растворов с заданным рН. Эти растворы служат для определения концентрации водородных ионов путем сопоставления окраски индикатора, добавляемого к эталонным растворам и к бесцветным испытуемым растворам.
Значение рН эталонных смесей устанавливается методом э. д. с. В табл. ХЧ)Н,8 приведены некоторые буферные смеси, применяемые для изготовления серий растворов с различными интервалами значений рН. В пределах интервалов рН, указанных в последнем столбце таблицы, изменение окраски индикатора полностью завершается. й 13. Измерение активности (концентрации) водородных ионов Активность водородных ионов, которую в разбавленных растворах можно принять равной концентрации, точнее всего определяется методом э. д.
с, Этот метод очень точен и, кроме того, он применим для окрашенных н даже совсем непрозрачных растворов. Следует также отмстить, что к любому методу определения концентрации водородных ионов предъявляется одно обязательное требование, а именно состав раствора не должен подвергаться изменениям, ибо введение любого реактива так или иначе изменяет РН раствора.
Применение индикаторов и метод э, д, с. удовлетворяют этому требованию в достаточной степени, так как при этих способах измерения РН влиянием вводимых реактивов можно пренебречь, поскольку они добавляются в ничтожных количествах. В тех случаях, когда не требуется большой точности, пользуются колориметрическим методом. Он состоит в приготовлении нескольких серий эталонных буферных растворов. Растворы каждой серии различаются между собой, например, на 0,2 единицы РН.
Каждую серию растворов окрашивают каким-либо индикатором и подбирают так, что охватывается интервал значений РН, при котором происходит перемена окраски этого индикатора. Индикаторы подбираютсн по табл. ХНП(,б таким образом, чтобы интервалы значений РН, прн которых происходит перемена окраски каждого индикатора, частично перекрывая друг друга, заполнили всю шкалу измеряемых величин РН. В продажных наборах готовых эталонных растворов, уже подкрашенных индикаторамн, обычно охвачена шкала значений РН от ! до !2. Имея такой набор, можно быстро измерить РН неизвестного, но обязательно бесцветного раствора. Измерение РН сводится к сопоставлению окраски испытуемого раствора, в который добавляется индикатор, с окраской эталонных растворов. Хотя колориметрический способ менее точен, чем электрометрический (наименьшая ошибка колориметричес«ого метода составляет 0,02 — 0,08 единиц РН), но вследствие большой простоты аппаратуры и быстроты измерений ои нашел широкое распространение.
Прн выборе индикаторов следует руководствоваться не только подходящими интервалами перехода окраски, но и тем, что индикатор должен давать стойкую окраску и быть по возможности малочувствительным к изменению ионной силы раствора (соленая ошибка) и к содержанию белков и других коллоидов (белковая ошибка), Наиболее полный ряд индикаторов, предложенный Серенсеном для работы с буферными растворами, содержит 18 индикаторов и охватывает интервал РН от 0,1 до !2,7. Во многих случаях для определения РН вполне достаточно набора меньшего количества индикаторов (табл.
ХНП1,9). Можно пользоваться набором индикаторов по Кларну н Лэббсу. Он состоит нз девяти индикаторов н охватывает интервал значений РН от 1,2 до !О. Михаэлис предлоЖил другой способ использования индикаторов и соответствующий ряд индикаторов. Как видно нз табл. ХНП(,9, все индикаторы ряда Мнхаэлиса Глава Х)<!7!. Ионные равновесия Таблица Х)<ГТ),9. Набор индикаторов для определения рН ! Переход окраска Интервал рН Инннкатар Набор по Кларку и Лзббсу Красный — желтый Желтый — синий Красный — желтый Желтый — пурпурный Желтый — синий Желтый — красный Желтый — красный Желтый — синий Бесцветный — красный Тимоловый синий Бромфеноловый синий Метиловый красный Бромкрезоловый пурпурный Бромтнмоловый синий Феноловый красный Крезоловый красный Тимоловый синий Крезолфталени 1,2 —: 2,8 8,0-; 4,6 4,4 6,0 5,2-:6,8 6,0 —: 7,6 6,8 —: 8,4 7,2 —:8,8 8,0-:9,6 8,2зь9,8 Набор по Мнхазлису Бесцветный — желтый Бесцветный — желтый Бесцветный — желтый Бесцветный — желтый Бесцветный — желтый Бесцветный — красный Бесцветный — желтый З-Линятрофенол а-Линитрофенол у-Линнтрофенол я-Ннтрофенол л<-Нитрофенол Фенолфталеин Алнзариновый желтый 1,7-: 4,4 2,0 —: 4,7 4,0-:6,0 5,0 7,0 6,5 —: 8,5 8,3 —: !ОЛ 10,0 —: 12,0 дают переход от бесцветной формы к окрашенной.
Это позволяет определить значение рН в интервале перехода одной формы в другую не по оттенку окраски, как в случае индииаторов по Кларку н Лэббсу, а по интенсивности определенного цвета. Благодаря этой особенностп ряд индикаторов, подобраваых Михаэлисом, дает возможность измерить рН без приготовления серий буферных растворов. Метод Мнхаэлиса основан на там, что все индикаторы ряда представляют собой слабые кислоты, которые образуют бесцветную форму в неднссоциированном состоянии и окрашенную — в диссоциираванвом. Переходы окраски сове шаются в указанных в табл. ХЧН1,9 интервалах рН. слв взять достаточно концентрированный раствор щелочи, то добавленный к ней индикатор оказывается полностью диссоциированным, и, следовательно, количество ионов индикатора в растворе определяется количеством добавленного индикатора.
Основываясь на этой зависимости, Михазлис добавляя в ряд пробирок с концентрированным раствором щелочи различные количества индикатора, Таким образом, был получен ряд растворов с различной интенсивностью окраски, првчем она зависит только от количества добавленного индикатора, Затем выбиралась та вз пробирок, интевсниность окраски раствора в которой совпадала г интенсняногтью окраски изучаемого рзгтвора, содержащего тат же индикатор. Совпадение интенсивности окраски указывает на то, что коицентрапия ионов индикатора в обоих растворах одинакова.
Значение концентрации индикатора в эталонной пробирке известно, поскольку в щелочной раствор добавлено точно оть|ереинае количество яндикатора. Таким образом, зная концентрацию индикатора, добав.ченнога в испытуемый раствор, и концентрапню панов индикатора на основании сопоставления с эталонными растворами, можно рассчитать степень диссоцнацни индикатора в испытуемом растворе. Зная константы диссациацни индикаторов ряда Михаэлиса, можно рассчитать концентрацию водородных ионов, а следовательно, и рН в изучаемом растворе по формуле 1ХЧП1, 71). б 14*. Солошавлеиие кислотиасги растворов 469 Метод Михаэлиса очень прост, поэтому' он находит широкое применение, хотя ряд Михаэлиса охватывает меньший интервал РН, чем рассмотренный выше ряд буферных растворов.
Очень точные измерения РН проводятся с помощью спектрофотометра. Этот прибор позволяет оценивать интенсивность спектральных линий. Перед началом работы измернют интенсивность линий спектров обеих форм какого-лнбо индинатора, затем снимают спектр раствора, подкрашенного тем же индикатором, и путем сопостанления этого спектра со спектрами обеих форм индикатора определяют отношение между концентрациямн обеих форм в изучаемом растворе„ зная которое можно рассчитать рН.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
