Методи визначення значення pH

Для визначення значення pH розчинів широко використовують кілька методів. Водневий показник можна приблизно оцінювати за допомогою індикаторів, точно виміряти pH-метром або визначати аналітично шляхом, проведенням кислотно-основного титрування.

Визначення рН розчинів має велике практичне значення в хімії, біології, медицині, харчовій промисловості, сільському господар­стві тощо. Так, грунтознавцям обов'язково треба знати рН грунтів, щоб правильно здійснювати комплекс агрохімічних заходів для ви­рощування високих урожаїв. У медицині дуже важливо знати рН, наприклад, крові, шлункового соку, оскільки відхилення рН від норми свідчить про хвороботворні процеси в організмі людини. Так, рН крові здорової людини дорівнює приблизно 7,4, а хворої – 5,9. Дуже важливим є контроль рН хімічних і біологічних проце­сів за участю ферментів.

Індикатори. Для швидкого і наближеного визначення рН різних розчинів користуються індикаторами. Деякі з них дають змогу ви­значити рН з точністю до 0,1 одиниці рН. Точні значення рН роз­чину можна дістати за допомогою спеціальних приладів – рН-метрів.

Індикатори – це складні органічні речовини, які за хімічним характером є слабкими кислотами або слабкими основами. Вони змінюють своє забарвлення залежно від концентрації іонів Гідрогену або гідроксиду. Кислотні індикатори скорочено можна записати як НІnd. а основні – ІndОН, де Іnd – аніон або катіон індикатора.

Розглянемо зміну забарвлення фенолфталеїну у кислому і луж­ному середовищах. Як відомо, цей індикатор у нейтральному і кис­лому середовищах безбарвний, а у лужному має малинове забар­влення. Оскільки фенолфталеїн є слабкою кислотою, то відповідно до рівняння

НІnd Н+ + Іnd–.

Безбарвний Малиновий

збільшення у розчині концентрації іонів Гідрогену сприятиме зміщенню рівноваги в бік утворення безбарвних молекул індикатора. Навпаки, якщо до розчину фенолфталеїну добавити розчин лугу, то іони гідроксиду взаємодіють з іонами Гідрогену індикатора, і рівновага зміщується в бік збільшення концентрації забарвлених аніонів Іnd–.

Зміна забарвлення індикаторів відбувається у певному інтерва­лі значень рН розчину. Так, перехід від безбарвної кислотної форми фенолфталеїну до малинової спостерігається в інтервалі рН = 8,3–9,8. Для метилового оранжевого область зміни забарвлення лежить в інтервалі рН від 3,2 до 4,5, що відповідає інтервалу концентрації іонів Гідрогену 6,3·10–4–3,2·10–5 моль/л.

Нище наведено найважливіші індикатори.

 

	Характер індикатора	Інтервал переходу рН	Забарвлення
у лужному середовищі	у кислому середовищі
Метиловий оранжевий Метиловий червоний Лакмус Фенолфталеїн	Основний Основний Кислотний Кислотний	3,1 – 4,5 4,2 – 6,3 5 – 8 8,3 – 9,8	Жовте Жовте Синє Малинове	Рожеве Червоне Червоне Безбарвне

Кислотно-основні індикатори

Для грубої оцінки концентрації водневих іонів широко використовуються кислотно-основні індикатори - органічні речовини-барвники, колір яких залежить від pH середовища. До найбільш відомих індикаторів належать лакмус, фенолфталеїн, метиловий оранжевий (метилоранж) та інші. Індикатори здатні існувати в двох по-різному забарвлених формах - або в кислотній, або в основний. Зміна кольору кожного індикатора відбувається в своєму інтервалі кислотності, зазвичай становить 1-2 одиниці.

Універсальний індикатор

Для розширення робочого інтервалу вимірювання pH використовують так званий універсальний індикатор, який представляє собою суміш з декількох індикаторів. Універсальний індикатор послідовно змінює колір з червоного через жовтий, зелений, синій до фіолетового при переході з кислотної області в основну.

Розчинами таких сумішей - «універсальних індикаторів» зазвичай просочують смужки «індикаторного паперу», за допомогою яких можна швидко (з точністю до одиниць рН, або навіть десятих часток рН) визначити кислотність досліджуваних водних розчинів. Для більш точного визначення отриманий при нанесенні краплі розчину колір індикаторного паперу негайно порівнюють з еталонною кольоровою шкалою, вид якої представлений на зображеннях.

Визначення pH індикаторним методом утруднено для мутних або забарвлених розчинів.

.

 

PH-метр

Використання спеціального приладу - pH-метра - дозволяє вимірювати pH в ширшому діапазоні і більш точно (до 0,01 одиниці pH), ніж за допомогою універсальних індикаторів. Спосіб відрізняється зручністю і високою точністю, особливо після калібрування індикаторного електроду в обраному діапазоні рН. Дозволяє вимірювати pH непрозорих і кольорових розчинів і тому широко використовується.