Методи вимірювання рН розчинів

Водні розчини слабких кислот мають свої особливості. Ступінь дисоціації слабких електролітів 0 < α < 1 , концентрація йонів Н менша за концентрацію кислоти. Для таких розчинів розрізняють кислотність, зумовлену іонами Н (активна), молекулами, які не про-дисоціювали (потенціальна, чи зв'язана) і загальну, відповідно до розрахованої концентрації:

с н₃соон = н⁺ + сн₃сон^-

зв'язана активна

загальна

Сьогодні використовують два методи вимірювання рН: потенціометричний і колориметричний. Перший метод найбільш точний, хоча і складніший. Другий — простіший, але менш точніший.

За потенціометричного методу використовують потенціометри або іономери, точність вимірювання яких — 0,02+0,05, надає можливість вимірювати рН багатокомпонентних систем а також забарвлених розчинів. Оскільки це не руйнуючий мстод контролю, його можна використовувати для вимірювання рН різних середовищ і органів, наприклад, безпосередньо у травному каналі людини. Для вимірювання величини рН необхідні електроди, потенціал яких залежить від концентрації іонів водню. До таких електродів належать водневий, хінгідронний, сурм'яний і скляний .Ці електроди називаються індикаторними. Найчастіше застосовується скляний електрод. Для вимірювання рН мож-користуватися концентраційним колом із двох скляних електродів, один з яких занурений у стандартний розчин, значення якого відоме. У хімії, біології, медицині, промисловому виробництві ті чи інші процеси дуже часто відбуваються при постійних значеннях рН, а під час реакцій йони гідрогену можуть вбиратися або виділятися. Щоб процес відбувався при сталому значенні рН, у розчин уводять буферні суміші, які вбирають йони гідрогену або гідроксид-йони, і значення рН розчину практично не змінюється.

Різниця потенціалів залежить від рН. Вона змінюється на 0,059 В на одиницю рН при 25 °С. Таке ж електричне коло користовують для визначення рН рідких середовищ організму шлункового соку, крові тощо.

Другий широко відомий метод — колориметричний, в якому при визначенні рН застосовують реагенти-індикатори, забарвлення яких залежить від рН середовища. Існують буферіний і безбуферний колориметричні методи визначення концентрації іонів водню. Найбільш розповсюджений серед безбуферних — метод Михаеліса, що грунтується на застосуванні стандартів — шкали, одержаної у результаті додавання однобарвного індикатора групи нітрофенолу в розчини з різними значеннями рН.

Інтервал рН за методом Михаеліса становить 2,8-8,4.

Буферний колориметричний метод визначення рН ґрунтується на порівнянні забарвлення індикатора в досліджуваніму розчині зі шкалою, яка одержується в результаті додавання обраного індикатора до ряду буферних розчинів із різний значеннями рН.

Точність колориметричного методу невелика — 0,2 рН. придатний тільки для аналізу незабарвлених розчинів.

Гідроліз солей. Солі - це електроліти, які при розчиненні у воді дисоціюють, відщеплюючи позитивні йони (тільки не Н⁺) і негативні йони (крім ОН^- ). При розчиненні у воді деякі з них гідролізуються.

Гідролізом називається взаємодія речовини (солі) з водою, тобто складові частини солі сполучаються зі складовими частинами води, внаслідок чого змінюється рН середовища.

Розглянемо основні випадки гідролізу:

• Гідроліз солей, утворених слабкою кислотою і сильною основою, призводить до утворення слабких кислот та сильних основ. У розчині накопичуються йони ОН^- і середовище має рН > 7 (лужне середовище):

КСN + Н₂О ↔ КОН + НСN,

• Гідроліз солей, утворених сильною кислотою і слабкою основою, приводить до утворення слабких основ та сильних кислот. У розчині накопичуються йони Н⁺, і середовище має рН < 7 (кисле середовище):

NH4C1 + H2O ↔ NH4OH + HC1

• Гідроліз солей, утворених слабкою основою і слабкою кислотою, приводить до утворення слабких основ та кислот. Реакція середовища близько рН 7 і залежить від відносної сили утвореної слабкої кислоти чи слабкої основи:

CH3COONH4 + H2O = CH3COOH + NH4OH

• Солі, які утворені сильною кислотою та сильною основою, не гідролізуються і рН середовища не змінюється.

Ступінь гідролізу залежить від температури, концентрації розчиненої солі (при великих розведеннях практично не залежить) і природи солі.

У медичній практиці не застосовують солі, які гідролізуються у водних розчинах. Але широко використовують солі, які не гідролізуються (NаСІ, МgS0₄, СаС1₂).

Гідролізу в організмі піддаються біологічно активні речовини — білки, полісахариди, нуклеїнові кислоти, ліпіди, при цьому утворюються кислі продукти (рН < 7). Наприклад, під дією ферментів гідролізу підлягають естери (жири), пептиди (пептидний зв'язок), молекули АТФ (естеровий зв'язок) та ін.

Буферними розчинами називають розчини суміші слабкої кислоти (або слабкої основи) та її солі, наприклад суміш (СН₃СООН + + СН3СООNа), суміш гідроксиду амонію і хлориду амонію (NН₄ОН + + NН₄С1).