2.Кислотно-основные индикаторы

Существуют различные методы определения концентрации (точнее активности) ионов водорода (и, соответственно, концентрации гидроксид-ионов). Один из простейших (колориметрический) основан на использовании кислотно-основных индикаторов. В качестве таких индикаторов могут служить многие органические кислоты и основания, которые изменяют свою окраску в некотором узком интервале значений рН.

Индикаторы представляют собой слабые кислоты или основания, которые в недиссоциированной и в диссоциированной (ионной) формах имеют разную окраску.

Пример.

1.Фенолфталеин представляет собой кислоту, которая в молекулярной форме (HJnd) при рН8,1 бесцветна. Анионы фенолфталеина (Jnd^-) при рН9,6 имеют красно-фиолетовую окраску:

H Jnd  H⁺ + Jnd^-

Бесцветный  красно-фиолетовый

рН8,1 рН9,6

При уменьшении концентрации ионов Н⁺ и увеличении концентрации ионов OH^- молекулярная форма фенолфталеина переходит в анионную из-за отрыва от молекул иона водорода и связывания его с гидроксид-ионом в воду. Поэтому при рН9,6 раствор в присутствии фенолфталеина приобретает красно-фиолетовую окраску. Наоборот, в кислотных растворах при рН8,1 равновесие смещается в сторону молекулярной формы индикатора, не имеющей окраски.

2. Метиловый оранжевый представляет собой слабое основание JndOH, которое в молекулярной форме при рН 4,4 имеет желтый цвет. Катионы Jnd⁺ при рН3,0 окрашивают раствор в красный цвет:

JndOH  Jnd⁺ + OH^-

желтый  красный

рН4,4 рН3,0

Кислотной формой индикатора называют форму, которая преобладает в кислотных растворах, а основной формой – ту, которая существует в основных (щелочных) растворах. В некотором промежутке значений рН в растворе может одновременно находиться в равновесии некоторое количество обеих форм индикатора, вследствие чего возникает переходная окраска индикатора, - это интервал рН перехода окраски индикатора, или просто интервал перехода индикатора.

В табл.1 показаны интервалы перехода некоторых часто используемых индикаторов.

Таблица 1

Кислотно-основные индикаторы

Индикатор

Значение рН

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Тимоловый синий

красная

1,2-2,8

желтая

8,0-9,6

синяя

Метиловый оранжевый

красная

3,0-4,4

желто-оранжевая

Бромфеноловый синий

желтая

3,0-4,6

синяя

Ализариновый красный

желтая

4,0-5,8

фиолетовая

Метиловый красный

красная

4,3-6,2

желтая

Лакмус

красная

5,0-8,0

синяя

Феноловый красный

желтая

6,8-8,4

красная

Фенолфталеин

бесцветная

8,1-9,8

красная (розовая)

Ализариновый желтый

бледно-желтая

10,0-12,0

желто-коричн-евая

Индиго карминовый

синяя

11,6-14,0 14- желтая

Для быстрого определения рН удобно также пользоваться раствором универсального индикатора, представляющего собой смесь различных индикаторов и имеющего большой интервал перехода (значения рН от 1 до 10). На основе универсального индикатора промышленностью выпускаются специальные бумажные ленты для определения рН у растворов путем сравнения со специальной шкалой изменения их окраски под действием испытуемого раствора.

В колориметрическом методе для точного определения рН применяются стандартные буферные растворы, значение водородного показателя которых точно известно и постоянно.

Буферными растворами называются смеси слабых кислот или оснований с их солями. Такие смеси сохраняют определенное значение рН как при разбавлении, так и при прибавлении небольших количеств сильных кислот или щелочей.