Ход работы. С помощью мерных пипеток внесите в одну колбочку 5 мл 0,01 н раствора соляной кислоты, а в другую – 5 мл 0,01 н раствора уксусной кислоты. Добавьте в обе колбочки по 1-2 капли раствора фенолфталеина и титруйте их содержимое 0,01 н раствором NаОН до появления слабо-розовой окраски. Объясните полученные результаты.

Методы определения рН растворов и биологических жидкостей делятся на две группы:

1. Колориметрические, или непрямые, методы.

2. Электрометрические, или прямые, методы. 

Из этих методов наиболее простыми и распространенными являются колориметрические методы определения рН, основанные на свойстве кислотных и основных индикаторов изменять свою окраску в зависимости от активности ионов водорода (рН) в растворе.

HInd ⇄ H⁺ + Ind^- (или IndOH ⇄ Ind⁺ + OH^-),

где HInd или IndOH – молекулярная форма индикатора;

 Ind^- или Ind⁺ – ионная форма индикатора.

Индикаторы бывают одноцветные (фенолфталеин – анион окрашен, нейтральная форма бесцветна) и двухцветные (лакмус, метилоранж – анион и нейтральная форма окрашены в разные цвета). Например, в нейтральном растворе фенолфталеина равновесие сдвинуто влево и бесцветная молекулярная форма преобладает над ионной:

 HInd ⇄ H⁺ + Ind^-

                            бесцветная      малиново-красная

                            форма                   форма

Добавление в раствор щелочи вызовет смещение равновесия вправо и появление окрашенной ионной формы. pH среды, при котором индикатор диссоциирован наполовину, называется точкой перехода окраски индикатора. В точке перехода индикатор имеет промежуточную окраску. Область между двумя значениями рН, в пределах которой происходит заметное на глаз изменение окраски индикатора, называется зоной перехода окраски индикатора. 

В настоящее время для приближенного определения рН растворов применяют универсальный индикатор (или универсальную индика-торную бумагу), который представляет собой смеси индикаторов    с разными, но примыкающими друг к другу интервалами перехода окраски. Этот метод грубый (точность 0,5 рН), но довольно быстрый. Обычно зона перехода окраски индикатора лежит в пределах двух единиц рH, т. е. на единицу выше и на единицу ниже точки перехода:

 рH = pK_Ind ± 1,

где K_Ind - константа диссоциации индикатора.

Таблица индикаторов

Буферный метод определения рН

Принцип. Одинаковый объем индикатора добавляют к исследуемой жидкости и к стандартным буферным растворам с различными значениями рН и находят, в каком из буферных растворов индикатор имеет такую же окраску, как и в исследуемой жидкости. Совпадение окраски исследуемой жидкости с одним из буферных растворов возможно только при одинаковой степени диссоциации индикатора в них, а следовательно, и при одинаковом значении рН.

Опыт 3. Определение рН прозрачных растворов буферным методом

С помощью универсального индикатора и цветной шкалы ориентировочно устанавливают величину рН исследуемой жидкости. По таблице подбирают индикатор, в зоне перехода окраски которого находится найденное значение рН исследуемой жидкости. Например, если приблизительное значение рН=7,0, его зона перехода равна 6,0-7,6.

Ход работы. В восемь пробирок одинакового цвета и диаметра вносят по 2 мл буферных растворов с различным значением рН и в девятую пробирку – такое же количество исследуемой жидкости. Затем во все пробирки прибавляют по 2-3 капли выбранного индикатора, перемешивают и среди буферных растворов находят такой, цвет которого совпадает с цветом исследуемой жидкости. Зная рН буферного раствора, устанавливают рН жидкости, взятой для анализа.

Потенциометрический метод определения pH растворов

Колориметрические методы определения pH недостаточно точны, а при наличии мутных систем совсем непригодны.

В настоящее время большое значение приобрел потенциометрический метод, который позволяет быстро и точно определять значения pH даже при исследовании мутных и окрашенных растворов. Этот метод определения концентрации ионов водорода (pH растворов) основан на измерении электродвижущей силы (ЭДС) гальванического элемента, для которого потенциал одного электрода известен (электрод сравнения). Второй электрод (индикаторный) выбирается таким образом, чтобы величина его потенциала зависела от pH данного раствора.