04.10.2017
04.10.2017
28.09.2017
01.09.2017
31.08.2017
08.08.2017
14.07.2017
06.07.2017
19.06.2017
19.06.2017
Колориметрическое определение рН
 02.09.2012

Индикаторы. По Оствальду, индикаторы представляют собой или слабые кислоты, или слабые основания, которые при растворении распадаются на ионы, как и другие кислоты и основания, по закону действующих масс. Если обозначить индикатор (слабую кислоту) символом НИн, то по закону действующих масс

Колориметрическое определение рН

где К - константа диссоциации; (Ин-) и (НИн) - концентрации ионов и недиссоциированных молекул индикатора.
Как показывает уравнение, с изменением рН раствора меняется и величина отношения указанных двух форм индикатора, следовательно, изменяется и окраска раствора, так как для индикатора характерно, что ионогенная и молекулярная формы его имеют разную окраску. Из этого же уравнения видно, что перемена окраски индикатора в зависимости от изменения рН раствора происходит не скачком, а постепенно, в некотором интервале значений рН. Величину этого интервала можно приблизительно учесть в результате следующих рассуждений. Ничтожные примеси одной окраски к другой человеческий глаз уловить не в состоянии. Можно принять, что только при смешении двух окрасок в отношении не меньше как 1 : 10 человеческий глаз может отметить небольшое изменение окраски. Отсюда изменение окраски индикатора будет заметным, когда по крайней мере 10% всего находящегося в растворе индикатора подвергнется диссоциации на ионы, и перестанет быть заметным после диссоциации индикатора на 90%. Таким образом, пределы значений рН, при которых можно заметить изменение окраски индикатора, ограничены двумя отношениями диссоциированной и недиссоциированной частей индикатора: 10/90 и 90/10, которые близки к отношениям 10/100 и 100/10. Отсюда соответствующие значения рН будут равны pH = pК + lg(1/10) и pН = рК + lg 10, т. е. в первом случае рН = рK - 1 и во втором = рК + 1. Разница между двумя этими значениями рН составляет 2 единицы рН, или +1 единица рН от величины отрицательного логарифма константы диссоциации индикатора рК. При равенстве концентраций [Ин] и [НИн] значение рН раствора, как это видно из уравнения, равно рК, так как lg([Ин]/[НИн]) в этом случае равен нулю. Следовательно, концентрация ионов водорода в растворе численно равна константе диссоциации индикатора, когда диссоциация молекул индикатора прошла на 50%.
Например, константа диссоциации метилрота К равна 7,9 • 10в-6, или pК = 5,1. Следовательно, интервал значений рН, при котором происходит изменение окраски метилрота от красной до желтой, составляет 5,1+1, или 4,1-6,1. Следует все же заметить, что величина интервала изменения окраски индикатора зависит также и от резкости оттенков ее, т. е. от индивидуальных свойств индикатора, поэтому на практике интервал изменения окраски не бывает равным точно 2 единицам рН, а несколько меньше.
Наиболее распространенные в практике колориметрического определения рН индикаторы относятся по своему строению к трем группам соединений: 1) азосоединения - метилоранж, тропеолин, метиловый красный, нейтральный красный; 2) нитрофенолы - одноцветные индикаторы - m-p-нитрофенолы, а-, β-, γ-динитрофенолы; 3) фталеины - фенолфталеин, тимолфталеин, нафтолфталеин; 4) сульфофталеины - феноловый красный, бромфеноловый синий, крезоловый красный, бром-крезоловый пурпур, тимоловый синий, бромтимоловый синий. Последняя группа индикаторов - сульфофталеины - выгодно отличается от других резкими изменениями своей окраски, что облегчает проведение колориметрирования; недостатком их является дихроматизм, т. е. способность несколько менять свою окраску не только при изменении рН раствора, но и при изменении концентрации, толщины рассматриваемого слоя и способа освещения.
Сульфофталеины представляют собой довольно сильные кислоты, поэтому при пользовании ими приходится их нейтрализовать прибавлением щелочи. В табл. 18 приводим перечень индикаторов, употребляемых при колориметрическом определении рН, с указанием способа приготовления их растворов и интервала значений рН, при которых происходит изменение окраски. Некоторые индикаторы диссоциируют на ионы при двух значениях рН с соответствующим изменением их окраски. Например, тимоловый синий в интервале рН от 1,2 до 2,8 меняет окраску от красной к желтой и в интервале рН от 8,0 до 9,6 - от желтой к синей.
Колориметрическое определение рН

Для предварительного определения рН раствора можно рекомендовать применение смесей индикаторов; приведем состав некоторых из них.
1. Смешанный индикатор. Растворяют в 500 мл спирта 0,1 г фенолфталеина, 0,2 г метилового красного, 0,3 г диметилового желтого, 0,4 г бромтимолового синего, 0,5 г тимолового синего и к раствору добавляют NaOH до желтого окрашивания. При определении рН на 10 мл раствора добавляют 2-3 капли смешанного индикатора. Окраска индикатора меняется при изменении рН раствора от красной до синей, с постепенным переходом от кислой области к щелочной: красная, оранжевая, желтая, зеленая, синяя.
2. Универсальный индикатор. Растворяют в 70 мл спирта 0,1 г метилоранжа, 0,04 г метилового красного, 0,4 г бромтимолового синего, 0,32 г α-нафтолфталеина, 0,5 г фенолфталеина, 1,6 г крезолфталеина и полученный раствор доливают до 100 мл водой.
3. Смешанный индикатор (универсальный). Растворяют в 70 мл спирта, 0,04 г метилоранжа, 0,02 г метилового красного, 0,12 г α-нафтолфталеина, 0,08 г фенолфталеина и доливают до 100 мл водой. Изменение окраски происходит в пределах значений рН от 3 до 11.