в Содержание

Перечень тем

Занятие 4

Тема 2

КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ рН СРЕДЫ ПРИ ПОМОЩИ ИНДИКАТОРОВ

Студент должен уметь объяснить механизм действия индикаторов, определить при помощи двухцветных и одноцветных индикаторов рН раствора.

В растворах слабых кислот концентрация ионов меньше общей концентрации вещества и по мере разбавления раствора приближается к ней. Поэтому в таких случаях

[Н+]=С0,

где С0  общая концентрация кислоты.

В растворе слабой кислоты только та ее часть является активной, которая распалась на ионы, определяется активностью водородных ионов и характеризуется величиной рН.

Среди методов определения рН наиболее точным является потенциометрический, но наиболее простым и не требующим оборудования  колориметрический метод. Определение рН колориметрическими методами основано на свойстве кислотных и основных индикаторов изменять окраску в зависимости от активности ионов водорода в растворе.

HInd → Н+ + Ind- или IndOH → Ind+ + ОН-,

где HInd или IndOH – молекулярная форма индикатора;

Ind- или Ind+ – ионная форма индикатора.

Индикаторы бывают одноцветные (фенолфталеин – анион окрашен, молекула бесцветна) и двухцветные (лакмус, метилоранж – анион и молекула окрашены в разные цвета).

рН среды, при которой индикатор диссоциирован наполовину, называется точкой перехода окраски индикатора. В точке перехода индикатор имеет промежуточную окраску. Чем больше константа диссоциации индикатора, тем легче молеку­лы его распадаются на ионы, и тем меньше значение рН, при котором индикатор изменяет свою окраску. Например, константа диссоциации метилового оранжевого (К=10–4) больше, чем фенолфталеина (К=10–9). Поэтому область перехода метилового оранжевого отмечается более низкими значениями рН раствора. Окраска индикаторов в кислой, нейтральной, щелочной среде представлена в табл. 1.

Таблица 1

Окраска индикаторов в кислой, нейтральной и щелочной среде

По изменению окраски фенолфталеина можно определить, является ли среда щелочной. Метилоранж нужен для определения кислотности среды. Лакмус – универсальный индикатор, и с его помощью устанавливают как кислую среду (красный цвет индикатора), так и щелочную, в которой он окрашивается в синий цвет. Остальные индикаторы изменяют окраску только при определенном значении рН раствора в узкой области перехода. Область между двумя значениями рН, внутри которой происходит заметное изменение окраски индикатора, называют зоной перехода окраски индикатора, или зоной виража.

Обычно зона перехода для каждого индикатора лежит в пределах двух единиц рН, т.е. на единицу выше и на единицу ниже точки перехода (прил. 5.1, 5.2). Точка перехода определяет значение рН раствора, при котором половина молекул индикатора находится в диссоциированном состоянии. За пределами зоны перехода окраска индикатора практически не меняется, и здесь он непригоден для определения рН. Приблизительную область рН определяют с помощью универсального или комбинированного индикатора.