Тема 2

Занятие 4

Работа 2.2

Определение величины рН буферным методом

Оборудование и реактивы: пробирки, пипетки, подставки для пробирок, универсальный индикатор, набор двухцветных и одноцветных индикаторов с разными зонами перехода окраски, буферные растворы с определенным увеличением рН или исходные растворы для их приготовления (прил. 7.1, 7.2), водные растворы с различными значениями рН. Приготовление исходных реактивов для приготовления буферных растворов смотри в прил. 7.3 – 7.6.

Общие понятия. Универсальные индикаторы состоят из смеси различных двухцветных индикаторов. При определении рН буферным методом сначала универсальным индикатором Кольтгофа или индикатором Алямовского по окраске на шкале рис. 2 находят зону виража индикатора. Индикатором Алямовского пользуются, если рН определяемых растворов будет находиться в пределах от 5,0 до 8,0. Затем в столбце слева на этой же шкале по строке выбирают подходящий  двухцветный индикатор.

Готовят серию стандартных буферных смесей. У этих смесей рН находятся в пределах области перехода данного конкретного индикатора и постепенно возрастают на 0,2 единицы. Готовят колориметр, т.е. в  ряд одинаковых пробирок наливают одинаковые объемы (например, по 10 мл) указанных буферных сме­сей. Прибавляют к ним одинаковое количество, например, 10 капель раствора соответствующего ин­дикатора, перемешивают. При этом получается колориметрическая шкала, показывающая, какие окраски принимает данный индикатор при разных значениях рН, внутри его области перехода.

Приготовив шкалу, в такую же пробирку помещают то же количество, т.е. 10 мл исследуемого раствора и столько же (10) капель раствора двухцветного индикатора и, хорошо перемешав, сравнивают полу­чившуюся окраску (лучше всего в компараторе) с окраской стандартных растворов шкалы. Одинаковым их окраскам отвечают одни и те же значения рН.

Определения выполняются быстро, так как шкалы эти обычно неустойчивы, и их часто нужно возобновлять.

Ход работы. По реакции с универсальным индикатором выбирают подходящий индикатор в пределах области перехода. По разработанным рецептам готовят стандартные буферные смеси по 10 мл, увеличивая рН на 0,2 единицы (прил. 7.1, 7.7) или с другим интервалом (табл. 2).

Таблица 2

Значения рН ацетатного буферного раствора

(уксусно-кислый натрий и уксусная кислота)

Сначала рН каждого буферного раствора уточняют вычислением по формуле

где рК  показатель константы диссоциации уксусной кислоты, равный 4,75 (его находят по учебнику химии). Например, для определения рН раствора в 4-й пробирке уравнение примет следующий вид:

Уточнив теоретическое значение рН буферных растворов, к ним прибавляют по 10 капель двуцветного индикатора и перемешивают. Получают колориметрическую шкалу. Затем в такую же пробирку к 10 мл любого исследуемого раствора (вода или буферные растворы, предложенные преподавателем), добавляют 10 капель двухцветного индикатора. Хорошо перемешав раствор с индикатором, сравнивают полученную окраску с окраской шкалы.

Допустим, окраска универсального индикатора I в исследуемом растворе будет оранжевая. Это соответствует рН 4,0.

К двухцветным индикаторам, у которых зона перехода находится в пределах рН 4,0, относятся метиловый оранжевый, конго красный, бромфеноловый синий. Можно взять любой из этих двухцветных индикаторов, например метиловый оранжевый.

К одноцветным индикаторам с зоной перехода в области рН 4,0 принадлежат а-динитрофенол и γ-динитрофенол (табл. 3).

Шкалу окраски индикатора в буферах для дальнейшего точного определения по ней рН растворов готовят непосредственно с метиловым оранжевым. Как описано ранее, готовят 10 буферных растворов и в них добавляют по 10 капель отдельно приготовленного метилового оранжевого. Параллельно в 10 мл исследуемого раствора добавляют 10 капель метилового оранжевого, встряхивают и окраску сравнивают с колориметром. Совпадающая окраска раствора будет говорить о равном рН в колориметре и растворе.

Таблица 3

Зона перехода индикаторов в различных средах

Примечание. I – зона перехода рН 1,0 - 10,0;  II – зона перехода рН 4,0 - 10,0.