Тема 2

Занятие 4

Работа 2.3

Определение величины рН безбуферным методом Михаэлиса

Оборудование и реактивы: пробирки, пипетки, подставки для пробирок, набор одноцветных индикаторов с разными зонами перехода окраски, 0,01 н. раствор NaOH для приготовления шкалы.

Принцип метода. Значение рН исследуемого раствора определяют, сравнивая интенсивность его окраски с окраской эталонных образцов Михаэлиса. При использовании двухцветных индикаторов для определения рН критерием служит характер окраски, а в случае одноцветных индикаторов за основу берется интенсивность окраски индикатора. Раствор, в которых данный индикатор имеет одинаковую интенсивность окраски с определенной окраской на шкале, имеет одинаковую рН с этим раствором шкалы.

В этом методе применяют в основном одноцветные индикаторы нитрофенолового ряда, свойства которых приведены в табл.4.

Таблица 4

Характеристика индикаторов нитрофенолового ряда

Применение этих индикаторов позволяет исследовать растворы, рН которых колеблется от 2,8 до 8,4, т.е. лежит в тех пределах, в которые обычно укладываются встречающиеся на практике растворы.

Нитрофеноловые индикаторы представляют собой слабые кислоты, они диссоциируют по схеме HInd ↔ H+ + Ind-.

Зависимость степени диссоциации этих индикаторов от реакции среды выражается формулой

,

Примем общую концентрацию индикатора в растворе равной единице, a [Ind-]=а. Тогда концентрация недиссоциированных молекул [Hind]=1–а. После подстановки получим

,

Взяв отрицательные логарифмы, будем иметь

.

С помощью этой формулы можно вычислить рН раствора, если известна величина а, т.е. известно, какая часть находящегося в растворе индикатора диссоциирована на ионы.

Ход работы. В растворе или воде с помощью универсального индикатора и цветной шкалы ориентировочно устанавливают величину рН.

По таблице подбирают одноцветный индикатор (нитро- или динитрофенол), в зоне перехода окраски которого находится найденное универсальным индикатором значение рН исследуемой жидкости. Затем в другую пробирку приливают 10 мл исследуемой жидкости и прибавляют 1 мл соответствующего одноцветного индикатора. Жидкость перемешивают и подбирают одинаковый по окраске эталон из ряда этого же индикатора. Значение рН данного эталона соответствует рН исследуемого раствора.

Более точно значение рН исследуемой жидкости определяют по диссоциированной части жидкости. Диссоциированную часть индикатора определяют по Михаэлису следующим образом. К 10 мл исследуемого раствора добавляют 1 мл раствора индикатора. Окраска раствора изменится.

Находят количество индикатора, которое нужно добавить к 0,01н. раствору NaOH, взятому в объеме, как и исследуемый раствор, чтобы получить такую же по интенсивности окраску, какую имеет исследуемый раствор. Для этого в 10 пробирок наливают по 10 мл 0,01н. раствора NaOH. В первую пробирку добавляют 0,1 мл индикатора, во вторую – 0,2 мл и т.д., увеличивая его количество на 0,1 мл до 1 мл  к десятой пробирке.

Для щелочного раствора потребуется меньше индикатора. В нем он диссоциирован полностью, а в исследуемом растворе только частично.

Допустим, к щелочному раствору добавили 0,1 мл раствора индикатора. Поскольку окраска обоих растворов одинакова, одинакова и концентрация окрашенных анионов в них.

Из общего количества добавленного к исследуемому раствору индикатора диссоциирована 0,1 часть. Если в качестве индикатора был взят м-нитрофенол, то в соответствии с формулой

Значение рН данного эталона соответствует рН исследуемого раствора.