Методы определения рН растворов

Для определения величины рН водных растворов используют индикаторный или ионометрический метод.

Индикаторный метод применяется в том случае, когда не­обходимо быстро приблизительно оценить кислотность раствора. Индикаторным методом невозможно определить рН мутных и окрашенных растворов.

Ионометрический метод позволяет определить кислотность растворов с большей точностью (0,01 единицы рН), причём и мутных, и окра­шенных и любых других водных растворов.

Индикаторный метод основан на применении кислотно-основных индикаторов – веществ, изменяющих свою окраску в зависимости от рН среды. Кислотно-основные индикаторы представляют собой слабые органические кислоты (или основания), у которых цвет нейтральной (неионизированной) и заряженной (ионизирован­ной) форм различен, а диссоциация протекает по уравнению:

НInd		Ind– + Н+
нейтральная форма, окраска 1	Смесь обеих форм, переходная окраска	заряженная форма, окраска 2
(при рН < рКа – 1)	(ΔрН = рКа ± 1)	(при рН > рКа + 1)

Поведение индикатора как слабого электролита подчиняется закономерностям влияния общего иона Н⁺. Чем больше концен­трация водородных ионов, тем больше смещено равновесие в направлении образования молекул Hind, и раствор имеет окра­ску, соответствующую нейтральной форме индикатора. С умень­шением концентрации ионов Н⁺ увеличивается концентрация иони­зованной формы, и раствор приобретает окраску ионизированной формы Ind^–.

Интервал между двумя значениями рН (pH₁ – рН₂ = ΔрН), в пределах которого в сравнимых количествах (от 1 : 10 до 10 : 1) существуют обе формы индикатора и происхо­дит различимое глазом изменение цвета раствора, назы­вается интервалом перехода окраски индикатора: ΔрН = рК_а ± 1.

Положение интервала перехода окраски индикатора на шка­ле значений рН зависит от величины его рК_а, то есть от природы индикатора. В интервале от рН₁ до рН₂ наблюдается постепенный переход окраски 1 индикатора в окраску 2 и наоборот. Количественно оценить величину рН при помощи индикаторов можно только в области перехода их окраски (табл. 5). В других случаях возможна только качествен­ная оценка кислотности раствора рН < рК_а – 1 или рН > рК_а + 1.

Для приблизительной оценки кислотности растворов (с погрешностью до единицы рН) применяют универсальный индикатор.

Универсальный индикатор представляет смесь кислотно-основ­ных индикаторов, позволяющая определить значение рН от 1 до 10.

Таблица 5

Кислотно-основные индикаторы

Индикатор	рКа	Интервал перехода окраски
		окраска 1	pH1 – pH2	окраска 2
Метиловый оранжевый	3,7	Красная	3,1 – 4,4	Жёлтая
Метиловый красный	5,1	Красная	4,2 – 6,3	Жёлтая
Лакмус	7,0	Красная	6,0 – 8,0	Синяя
Фенолфталеин	9,2	Бесцветная	8,2 – 10,0	Малиновая

Универсальный индикатор обычно нанесён на бумагу, которую сма­чивают исследуемым раствором и сравнивают полученную окраску с прилагаемой колориметрической шкалой рН. Этот метод широко используют в практике для быстрого определения значения рН растворов.

Ионометрический метод определения рН основан на изме­рении милливольтметром-ионометром потенциала стеклянного электрода, чувствительного к из­менению концентрации ионов Н⁺ в растворе. Ионометрический метод, позво­ляющий определить водородный показатель с погрешностью до 0,01 рН, широко применяется в практике для определения величины рН различных сред.