Некоторые кислотно-основные индикаторы

Индикатор	Окраска
	в кислой среде	в щелочной среде
Лакмус	красная	синяя
Метиловый оранжевый	красная	желтая
Метиловый красный	красная	желтая
Метиловый фиолетовый	желтая	фиолетовая
Фенолфталеин	бесцветная	малиновая
Тимолфталеин	бесцветная	синяя
Бромтимоловый синий	желтая	синяя

Отрицательный логарифм концентрации гидроксид-ионов называется гидроксильным показателем рОН:

рОН = – lg[ОН^–].

Отрицательный логарифм К_в:

рК_в = рН + рОН = 14.

7. Буферные системы

В лабораторной практике, особенно в аналитических операциях, иногда бывает необходимо поддерживать в исследуемом растворе определенную концентрацию ионов водорода, которая не должна изменяться при хранении, разбавлении раствора, добавлении к нему небольших количеств сильной кислоты или щелочи.

Растворы, сохраняющие постоянным значение рН при добавлении некоторых количеств кислоты или основания, называются буферными. Буферные растворы могут быть трех видов в зависимости от их состава:

1. Растворы, содержащие слабую кислоту и ее соль (например, ацетатный, карбонатный буферы); ацетатный буферный раствор содержит уксусную кислоту и ацетат натрия. При добавлении к такому раствору кислоты происходит взаимодействие ацетат-ионов, образующихся при диссоциации соли, с ионами водорода:

СН₃СОО^– + Н⁺ = СН₃СООН.

При добавлении щелочи гидроксид-ионы взаимодействуют с молекулами уксусной кислоты:

СН₃СООН + ОН^– = СН₃СОО^– + Н₂О.

Этим объясняется буферное действие данной смеси.

Пользуясь выражением для константы диссоциации уксусной кислоты, можно вывести формулу для расчета рН буферной системы. В данном растворе равновесную концентрацию уксусной кислоты можно принять равной ее начальной концентрации, а концентрацию ацетат-ионов – начальной концентрации ацетата натрия (подумайте, почему). Тогда:

К_д(к-ты) = [СН₃СОО^–][Н⁺]/[СН₃СООН] = С_э(соли)[Н⁺]/С_э(к-ты), откуда

[Н⁺] = К_д(к-ты)С_э(к-ты)/С_э(соли), а рН = – lg[Н⁺].

2. Растворы, содержащие слабое основание и его соль (например, аммиачный буфер).

Задание для самостоятельной работы. На примере аммиачного буферного раствора, содержащего аммиак и хлорид аммония, предложите механизм действия данного буфера и формулу для расчета его рН.

3. Растворы, содержащие соли слабой многоосновной кислоты (например, фосфатный буфер).

Минимальное количество кислоты или основания, при добавлении которого к 1 л буферного раствора рН меняется на единицу, называется буферной емкостью.

Одним из удивительных свойств живых организмов является постоянство рН биологических жидкостей, тканей и органов (кислотно-основной гомеостаз). В таблице 2 представлены значения рН некоторых биологических объектов.

Таблица 2