§ 160. Загальні положення

Для колориметричного визначення рН використовують кольорові кнс-лотно-основні індикатори, що змінюють своє забарвлення залежно від кис­лотності розчину. Кислотно-основні індикатори у водних розчинах дисо­ціюють як слабкі кислоти (або основи):

Н/я <± Н+ + /Л-. (і)

Якщо застосовувати для цього рівняння закон діючих мас, то вираз для константи дисоціації індикатора матиме вигляд:

к - [^н+] ІУ1 (2)

«Н/п-- ін/ТП ' ^К'

Де Кніп — константа дисоціації індикатора; [Н⁺], [Іп~] і [Win] —концентра­ції відповідно водневих іонів, іонної (сольової) і молекулярної (недисо-ційованої) форм індикатора.

¹ мкг = 0,001 мг.

² Для приготування цієї суміші розчиняють 20 г цитрату амонію і 5 г трилону Б в 100 мл дистильованої води.

500

Вище було показано (§ 128), що колір іонної форми кислотно-основного індикатора відрізняється від кольору молекулярної форми. Дисоціація індикатора (перехід молекулярної форми в іонну) залежить від рН розчину. Цю залежність легко вивести з рівняння (2):

_(Н+] = ^кнт ІН//М _ [Іп-\ Прологарифмувавши рівняння (3), матимемо:

i_glH+] = ig^_{H/;! +} i_gi^L. ₍₄₎

[In ]

[Н/„]

[ІгГ]

Змінюємо знаки на обернені:

-lglH+] = -lg/C_H/,_! або

рН = р*_ш„ + lg -[{У- = р*_Шп + lg -^- . (5)

lⁿ'"J ^кисл.ф

Отже, визначивши експериментально співвідношення іонної і молеку­лярної форм кислотно-основного індикатора, можна обчислити рН розчину.

За принципом роботи колориметричні методи визначення рН поділяють на буферні і безбуферні. В обох випадках для вибору індикатора визначають наближене значення рН за допомогою універсального індикатора або на­бору кольорових індикаторів.

§ 161. Наближене визначення рН

Наближене визначення рН за допомогою універсального індикатора.

Універсальним індикатором називають суміш індикаторів, підібраних з таким розрахунком, щоб колір суміші змінювався в широких межах рН. За допомогою цих індикаторів можна визначити рН з точністю до ±1 рН.

Для наближеного визначення рН на спеціальну фарфорову палетку або в маленький фарфоровий тигель відбирають 0,5 мл досліджуваного розчину і добавляють краплину універсального індикатора. Колір індикатора в досліджуваному розчині порівнюють з кольоровою шкалою для цього інди­катора. Таку шкалу виготовляють із смужок фільтрувального паперу, об­робляючи їх розчином індикатора, а потім розчином з певним значенням рН і висушуючи. Такою шкалою можна користуватись 1,5—2 міс. після виго­товлення.

Часто також користуються шкалою, яка складається з буферних розчи­нів з певним значенням рН, до яких добавлено розчин універсального інди­катора. Для того щоб шкалою можна було довше користуватись, її виготов­ляють не з буферних розчинів і відповідного індикатора, а з різних органіч­них і неорганічних речовин, колір яких подібний до кольору універсального індикатора при певному рН розчину.

501

Зручніше користуватись індикаторним папером. Для визначення рН на смужку індикаторного паперу наносять краплину досліджуваного роз­чину і колір плями порівнюють з кольором індикаторного паперу шкали.

Наближене визначення рН за допомогою набору індикаторів. Наближено визначити рН можна за допомогою набору окремих індикаторів з різним інтервалом переходу. Для цього треба мати достатній набір індикаторів. Спостереження кольору кожного з індикаторів у досліджуваному розчині дає можливість установити приблизне значення рН.

Визначають рН розчину за цим методом так. У фарфорові тиглі міст­кістю 1 мл наливають по 5 краплин розчину і по краплині одного із зазначе­них нижче індикаторів. Колір розчину порівнюють з кольором відповідних індикаторів.

Наприклад, у перший тигель з досліджуваним розчином добавлено бром-феноловий синій; колір розчину став синім. З табл. 25 (див. с. 408) видно, що при рН > 4 цей індикатор має синій колір. Отже, рН досліджуваного розчи­ну більше 4. Якщо в другому тиглі з метиловим червоним розчин забарвле­ний у жовтий колір, то рН розчину більше 5. Спостереження ведуть і в ін­ших тиглях доти, поки не знайдуть, що один з індикаторів має перехідний колір. На підставі цих дослідів роблять висновок, що рН досліджуваного розчину приблизно дорівнює рК цього індикатора. Для точнішого визна­чення рН (див. нижче) і застосовують цей індикатор.

Результати спроб наближеного визначення рН, а отже, і попереднього вибору індикатора для точнішого визначення рН зручно записувати так:

Індикатор	Бромфеноло-вий синій	Метиловий червоний	Бромкрезоло-вий пурпуро­вий	Феноловий червоний	Крезоловий червоний	Тимоловий синій
Забарвлення рН	Синє >4	Жовте >5	Пурпурне >6	Оранжеве	Жовте <8	Жовте <9

З наведених даних видно, що рН досліджуваного розчину становить приблизно 7. Для точного визначення треба користуватись феноловим чер­воним.