ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Определение pH среды в ходе качественного анализа из "Курс качественного химического полумикроанализа 1962" Так как величина pH среды имеет важное значение при проведении большинства аналитических реакций, в процессе анализа ее часто приходится определять практически. Существуют различные методы определения pH. Более точные довольно сложны и требуют специальной аппаратуры, а потому мало пригодны для качественного анализа, где точность определения не превышает единицы pH, а часто может быть еще меньшей. Поэтому здесь пользуются исключительно колориметрическим методом, основанным на применении реактивов, изменяющих свою окраску в зависимости от концентрации ионов водорода. Такие реактивы (например, лакмус) называются кислотно-основными индикаторами. Они представляют собой слабые органические кислоты или основания, у которых недиссоциированные молекулы и ионы имеют различную окраску. Лакмус содержит так называемую азолит-мнновую кислоту, недиссоциированные молекулы которой красного, а анионы—синего цвета. [c.110] При растворении лакмуса в воде (или любом нейтральном растворе) молекулы его Hind, присутствуя совместно с анионами Ind , придадут раствору промежуточную, т. е. фиолетовую, окраску. Если к этому раствору прибавить немного какой-либо кислоты, то равновесие сместится влево. Другими словами, введенные с кислотой ионы Н свяжут почти все имевшиеся в растворе анионы Ind в недиссоциированные молекулы Hind, и раствор окрасится в красный цвет. Если к нейтральному раствору лакмуса прибавить щелочь, то ее ионы ОН будут связывать ионы Н индикатора с образованием недиссоциированных молекул Н О. [c.110] В результате равновесие диссоциации индикатора сместится вправо, т. е. в сторону накопления анионов Ind, и раствор окрасится в синий цвет. [c.111] Следовательно, от щелочей фенолфталеин должен окрашиваться в красный цвет, а от кислот — обесцвечиваться. [c.111] Прибавление к раствору кислоты или щелочи, очевидно, изменяет величину pH раствора, с чем и связано изменение окраски рассматриваемых индикаторов. Ближайшее изучение вопроса показало, что это изменение происходит внутри определенного характерного для данного индикатора интервала значений pH, называемого областью перехода индикатора. Так, лакмус при любых значениях pH, меньших 5, имеет совершенно одинаковую красную окраску. При увеличении pH выше 5 окраска начинает заметно изменяться и при pH=8 становится ярко-синей. Дальше как бы мы ни повышали pH, т. е. сколько бы щелочи ни прибавляли к раствору, окраска его остается такой же синей, как и при pH=8. Интервал pH, равный 5—8, представляет собой область перехода лакмуса. У других индикаторов область перехода отвечает другим значениям pH. Например, область перехода фенолфталеина отвечает рН=8—10 при рН 8 этот индикатор бесцветен, а при рН 10—имеет интенсивно красную окраску. Внутри же области перехода наблюдается постепенное покраснение первоначально бесцветного раствора, которое при pH = 10 достигает наибольшей интенсивности. [c.111] Простейшим способом определения реакции раствора является испытание его раствором лакмуса или лакмусовой бумажкой. Последняя представляет собой полоску фильтровальной бумаги, пропитанную раствором лакмуса, подкрашенного прибавлением очень малого количества кислоты ( красная лакмусовая бумажка ) или щелочи ( синяя лакмусовая бумажка ), и высушенную. Если при нанесении на синюю лакмусовую бумажку капли исследуемого раствора она краснеет,—реакция раствора кислая (рН 5). Посинение красной лакмусовой бумажки от капли исследуемого раствора показывает, что он имеет щелочную реакцию (рН 8). Если ни та, ни другая бумажка не изменяют окраски под влиянием исследуемого раствора, то его считают нейтральным (рН 7). [c.111] Сопоставляя действие исследуемого раствора на различные индикаторы (или пропитанные их растворами бумажки), нетрудно приблизительно (с достаточной для качественного анализа точностью) определить величину pH исследуемого раствора. [c.112] Тимоловый синий. . . Метиловый оранжевый Метиловый красный -Феноловый красный Фенолфталеин. . . . [c.112] На основании этих результатов можно сделать следующее заключение. [c.112] НОМ случае можно было бы обойтись без испытания метиловым оранжевым и фенолфталеином. Удобнее всего начинать испытания индикатора тимолового синего, так как если он даст красную окраску (рН 1,2—сильнокислый раствор) или синюю окраску (рН 9,6—сильнощелочной раствор), дальнейшие испытания становятся излишними. [c.113] Если какой-либо индикатор дает не одну из своих крайних окрасок, а промежуточную между ними, то это значит, что pH раствора лежит в пределах области перехода индикатора. Например, если вместо желтой или синей окраски тимоловый синий дал получающуюся при их оптическом сложении зеленую окраску, можно сделать заключение, что pH имеет промежуточное значение между 8,0 и 9,6, т. е. около 9. Тот же вывод можно сделать и при получении бледно-розовой окраски фенолфталеина вместо ярко-красной. [c.113] Вместо растворов индикаторов можно пользоваться соответствующей индикаторной бумагой, нанося на нее стеклянной палочкой немного исследуемого раствора и наблюдая появляющиеся при этом окраски. [c.113] Применение бумаги требует меньшей затраты раствора и потому более соответствует общему характеру полумикроанализа. Однако окраски при этом получаются менее яркими и, кроме того, несколько изменяются в связи с адсорбцией бумагой растворенных веществ. [c.113] Вместо описанного выше набора индикаторов удобнее пользоваться так называемыми универсальными индикаторами , представляющими собой смеси отдельных индикаторов, изменяющие окраску в широком интервале pH. [c.113] Пользуясь более сложными приемами, можно определять колориметрически pH растворов с точностью примерно до 0,2 pH. Применяемая при этом методика описывается в учебниках количественного анализа. [c.114] При истолковании результатов определения pH растворов следует учитывать, что употребляемая для их приготовления дистиллированная вода не абсолютно чиста, но содержит Oj, поглощаемый ею из воздуха, а также вещества, извлекаемые из стекла сосудов, например На ЗЮзУ Вследствие этого pH дистиллированной воды, определяемый на опыте, не отвечает теоретической величине 7 он обычно несколько меньще (рН== 5—6). Если на такой воде готовить растворы нейтральных солей, подобных Na l, KNO3 и т. п., то и их pH окажется не равным 7, а будет соответствовать pH воды (т. е. pH=5—6). [c.114] Чтобы получить растворы этих солей со строго нейтральной реакцией, необходимо пользоваться либо водой, нейтрализованной до pH=7, либо водой, освобожденной of Og путем длительного кипячения. Чтобы вода снова не поглотила СО при охлаждении, содержащий ее сосуд по окончании кипячения закрывают пробкой, сквозь которую пропущена трубка с натронной известью (прокаленная смесь NaOH с СаО). Проходя через эту трубку, воздух освобождается от Oj, который поглощается NaOH и СаО, образуя с ними твердые соединения На СОз и a Og,. Так же следует защищать от СО и растворы солей, если хотят, чтобы pH их соответствовал теоретической величине 7. Нужно учесть также, что при длительном хранении растворов pH их может повышаться благодаря извлечению водой из стекла сосуда растворимых силикатов, имеющих вследствие гидролиза щелочную реакцию. Чтобы предотвратить это, стенки сосуда изнутри покрывают слоем парафина. [c.114] На практике ко всем этим предосторожностям, сильно усложняющим работу, приходится прибегать редко, так как в большинстве случаев они не дают особых преимуществ. Нужно только помнить, что по этим причинам экспериментально находимая величина pH нейтральных растворов может не отвечать теоретическому значению pH=7. [c.114] Вернуться к основной статье