Kodu » Ilu » Milline on vee happesus 1 mol l. PH-mõõtmine. PH ja pOH võrrandid

Milline on vee happesus 1 mol l. PH-mõõtmine. PH ja pOH võrrandid

VESINIKU NÄITAJA (PH).Vesilahuste üks olulisemaid omadusi on nende happesus (või leeliselisus), mis määratakse H + ja OH-ioonide kontsentratsiooni ( vaata. ELEKTOLÜÜTILINE DISSOSSIATSIOON. ELEKTOLÜÜTID). Nende ioonide kontsentratsioonid vesilahustes on seotud lihtsa sõltuvusega \u003d Et w; (kontsentratsiooni märkimiseks ühikutes mol / l kasutatakse nurksulgu). Kw väärtust nimetatakse vee ioonseks korrutiseks ja see on antud temperatuuril konstantne. Niisiis, temperatuuril 0 ° C on see võrdne 0,11 × 10 –14, temperatuuril 20 ° C –0,69 × 10 –14 ja temperatuuril 100 ° C - 55,0 × 10 –14. Kõige sagedamini kasutatav väärtus K w temperatuuril 25 ° C, mis võrdub 1,00 × 10 –14. Absoluutselt puhtas vees, mis ei sisalda isegi lahustunud gaase, on H + ja OH-ioonide kontsentratsioonid võrdsed (lahus on neutraalne). Muudel juhtudel ei lange need kontsentratsioonid kokku: happelistes lahustes domineerivad H + ioonid, leeliselistes lahustes - OH - ioonid. Kuid nende produkt mis tahes vesilahuses on konstantne. Seega, kui suurendate ühe neist ioonidest kontsentratsiooni, väheneb sama iooni kontsentratsioon sama palju. Niisiis, nõrga happe lahuses, milles \u003d 10–5 mooli / L, \u003d 10–9 mooli / L ja nende saadus on endiselt võrdne 10–14. Samamoodi leeliselises lahuses \u003d 3,7 × 10 –3 mol / L \u003d 10–14 / 3,7 × 10 –3 \u003d 2,7 × 10 –11 mol / L.

Eelnevast järeldub, et lahuse happesust saab üheselt väljendada, märkides ainult vesinikioonide kontsentratsiooni selles. Näiteks puhtas vees \u003d 10–7 mol / L. Praktikas on selliste numbritega töötamine ebamugav. Lisaks võib H + ioonide kontsentratsioon lahustes erineda sadu triljoneid kordi - alates umbes 10–15 mol / L (tugevad leeliselahused) kuni 10 mol / L (kontsentreeritud soolhape), mida ei saa ühelgi graafikul näidata. Seetõttu on juba ammu kokku lepitud, et vesinikuioonide kontsentratsioon lahuses tähistab ainult vastupidise märgiga eksponenti 10; selleks tuleks kontsentratsiooni väljendada 10-kordsena, ilma kordajata, näiteks 3,7 × 10 –3 \u003d 10 –2,43. (Täpsemates arvutustes, eriti kontsentreeritud lahustes, kasutatakse ioonide kontsentratsiooni asemel nende aktiivsust.) Seda eksponenti nimetatakse vesiniku eksponendiks ja vesiniku tähistamisel lühendatud pH ja saksakeelses sõnast Potenz on matemaatiline kraad. Seega, definitsiooni järgi, pH \u003d –lg [H +]; see väärtus võib varieeruda väikestes piirides - ainult –1–15 (ja sagedamini vahemikus 0–14). Sel juhul vastab H + ioonide kontsentratsiooni muutus koefitsiendiga 10 pH muutusele ühe ühiku võrra. PH tähistamine võeti teaduslikus kasutuses kasutusele 1909. aastal Taani füüsiku ja biokeemiku S. P. L. Sørenseni poolt, kes sel ajal uuris õlle linnaste kääritamisel toimuvaid protsesse ja nende sõltuvust söötme happesusest.

Toatemperatuuril neutraalsetes lahustes pH \u003d 7, happelistes lahustes pH< 7, а в щелочных рН > 7. Indikaatorite abil saab vesilahuse pH väärtuse umbes kindlaks määrata. Näiteks metüüloranž pH tasemel< 3,1 имеет красный цвет, а при рН > 4,4 - kollane; lakmus pH juures< 6,1 красный, а при рН > 8 - sinine jne Täpsemalt (kuni sajandikuni) saab pH väärtuse määrata spetsiaalsete instrumentide abil - pH-meetrid. Sellised seadmed mõõdavad lahusesse sukeldatud spetsiaalse elektroodi elektripotentsiaali; see potentsiaal sõltub vesinikioonide kontsentratsioonist lahuses ja seda saab mõõta suure täpsusega.

Huvitav on võrrelda erinevate hapete, aluste, soolade (kontsentratsioonil 0,1 mol / l), aga ka mõne segu ja loodusobjekti pH väärtusi. Tärniga tähistatud vähelahustuvate ühendite korral on näidatud küllastunud lahuste pH.

Tabel 1. Lahuste vesiniku indikaatorid
Lahendus	PH
Hcl	1,0
H2S04	1,2
H2C2O4	1,3
NaHSO 4	1,4
H 3 RO 4	1,5
Maomahl	1,6
Viinhape	2,0
Sidrunhape	2,1
HNO 2	2,2
Sidrunimahl	2,3
Piimhape	2,4
Salitsüülhape	2,4
Lauaäädikas	3,0
Greibimahl	3,2
CO 2	3,7
Õunamahl	3,8
H 2 s	4,1
Uriin	4,8–7,5
Must kohv	5,0
Sülg	7,4–8
Piim	6,7
Veri	7,35–7,45
Sapp	7,8–8,6
Ookeanide vesi	7,9–8,4
Fe (OH) 2	9,5
MgO	10,0
Mg (OH) 2	10,5
Na2C03	11
Ca (OH) 2	11,5
NaOH	13,0

Tabel võimaldab teil teha mitmeid huvitavaid tähelepanekuid. Näiteks PH-väärtused näitavad kohe hapete ja aluste võrdlevat tugevust. Samuti võib selgelt näha tugevat muutust neutraalses keskkonnas nõrkade hapete ja alustega moodustunud soolade hüdrolüüsi tagajärjel, samuti happesoolade dissotsieerumisel.

Looduslikul veel on alati happeline reaktsioon (pH 10)< 7) из-за того, что в ней растворен углекислый газ; при его реакции с водой образуется кислота: СО 2 + Н 2 О « Н + + НСО 3 2– . Если насытить воду углекислым газом при атмосферном давлении, рН полученной «газировки» будет равен 3,7; такую кислотность имеет примерно 0,0007%-ный раствор соляной кислоты – желудочный сок намного кислее! Но даже если повысить давление CO 2 над раствором до 20 атм, значение pH не опускается ниже 3,3. Это значит, что газированную воду (в умеренных количествах, конечно) можно пить без вреда для здоровья, даже если она насыщена углекислым газом.

Teatud pH-väärtused on elusorganismide elus äärmiselt olulised. Neis toimuvad biokeemilised protsessid peaksid toimuma rangelt määratletud happesuse juures. Bioloogilised katalüsaatorid - ensüümid on võimelised töötama ainult teatud pH vahemikes ja kui neid piire ületatakse, võib nende aktiivsus järsult väheneda. Näiteks pepsiini ensüümi aktiivsus, mis katalüüsib valkude hüdrolüüsi ja soodustab seeläbi mao proteiinitoitude seedimist, on maksimaalne, kui pH väärtus on umbes 2. Seetõttu on normaalse seedimise jaoks vajalik, et maomahla pH oleks üsna madal: normaalne 1,53–1, 67. Maohaavandi korral väheneb pH keskmiselt 1,48-ni ja kaksteistsõrmiksoole haavandi korral võib see ulatuda isegi 105-ni. Maomahla täpne pH väärtus määratakse mahasisese uuringu abil (pH-proov). Kui inimesel on madal happesus, võib arst välja kirjutada toiduga nõrga soolhappe lahuse ja suurenenud happesusega võtta happevastaseid aineid, näiteks magneesiumi- või alumiiniumhüdroksiide. Huvitav on see, et kui sidrunimahla juua, siis maomahla happesus ... väheneb! Tõepoolest, sidrunhappe lahus lahjendab ainult maomahlas sisalduvat tugevamat vesinikkloriidhapet.

Keharakkudes on pH umbes 7, rakuvälises vedelikus - 7,4. Rakust väljas olevad närvilõpmed on pH muutuste suhtes väga tundlikud. Kudede mehaaniliste või termiliste kahjustuste korral hävitatakse rakuseinad ja nende sisu siseneb närvilõpmetesse. Selle tagajärjel tunneb inimene valu. Skandinaavia teadlane Olaf Lindahl tegi järgmise eksperimendi: spetsiaalse nõelata süstla abil süstiti inimese naha kaudu väga õhuke lahusevool, mis ei kahjustanud rakke, vaid toimis närvilõpmetes. Näidati, et valu põhjustavad just vesinikkatioonid ja lahuse pH langusega intensiivistub valu. Samuti toimib sipelghappe lahus, mida torkavad putukad või nõgesed naha alla, otse närvidele. Kudede erinev pH selgitab ka seda, miks mõne põletiku korral tunneb inimene valu ja mõne puhul mitte.

Huvitav on see, et puhta vee süstimine naha alla andis eriti tugevat valu. Seda esmapilgul imelikku nähtust selgitatakse järgmiselt: puhta veega kokkupuutel purunevad rakud osmootse rõhu tagajärjel ja nende sisu toimib närvilõpmetele.

Väga kitsas vahemikus peaks vere pH jääma; isegi selle kerge hapestamine (atsidoos) või leelistamine (alkaloos) võib põhjustada keha surma. Atsidoosi täheldatakse selliste haiguste korral nagu bronhiit, vereringepuudulikkus, kopsukasvajad, kopsupõletik, diabeet, palavik, neerude ja soolte kahjustused. Alkoloosi täheldatakse kopsude hüperventilatsiooni (või puhta hapniku sissehingamise), aneemia, CO-mürgituse, hüsteeria, ajukasvaja, joogisooda või leeliselise mineraalvee liigse tarbimise ja diureetikumide kasutamisega. Huvitav on see, et arteriaalse vere pH peaks tavaliselt olema vahemikus 7,37–7,45 ja venoosse - 7,34–7,43. Söötme happesuse suhtes on väga tundlikud ka mitmesugused mikroorganismid. Niisiis arenevad patogeensed mikroobid kergelt aluselises keskkonnas kiiresti, samas kui nad ei suuda happelist keskkonda taluda. Seetõttu kasutatakse toodete säilitamiseks (marineerimine, soolamine) happelisi lahuseid, lisades neile reeglina äädikat või toiduhappeid. PH õigel valimisel on suur tähtsus ka keemilis-tehnoloogilistes protsessides.

Soovitud pH väärtust on võimalik säilitada, vältimaks selle märgatavat kõrvalekaldumist ühes või teises suunas, kui tingimused muutuvad, kasutades niinimetatud puhver (inglise keeles buff - pehmendama lööke) lahendusi. Sellised lahused on sageli nõrga happe ja selle soola või nõrga aluse ja selle soola segu. Sellised lahused "peavad vastu" teatud piirides (mida nimetatakse puhvermahuks) nende pH muutmise katsetele. Näiteks kui proovite äädikhappe ja naatriumatsetaadi segu pisut hapestada, seovad atsetaatioonid H + ioonide liias halvasti dissotsieerunud äädikhappega ja lahuse pH ei muutu eriti palju (puhverlahuses on palju atsetaatioone, kuna need moodustuvad täieliku dissotsieerumise tagajärjel). naatriumatsetaat). Teisest küljest, kui sellisesse lahusesse lisatakse vähe leelist, neutraliseeritakse liigsed OH - ioonid äädikhappega, säilitades pH väärtuse. Muud puhverlahused toimivad sarnaselt, kusjuures igaühel neist on konkreetne pH väärtus. Puhverdava toimega on ka fosforhappe ja nõrkade orgaaniliste hapete soolad - oksaal-, viin-, sidrun-, ftaalhape jne - Puhverlahuse spetsiifiline pH sõltub puhvri komponentide kontsentratsioonist. Niisiis, atsetaatpuhver võimaldab teil hoida lahuse pH vahemikus 3,8-6,3; fosfaat (KH2P04 ja Na2HP04 segu) - vahemikus 4,8–7,0, boraat (Na2B4O7 ja NaOH segu) - vahemikus 9,2–11 jne.

Paljudel looduslikel vedelikel on puhverdavad omadused. Näiteks võib tuua ookeanis oleva vee, mille puhverdusomadused tulenevad suuresti lahustunud süsinikdioksiidist ja HCO 3 - vesinikkarbonaadi ioonidest. Viimase allikaks on lisaks CO 2 -le ka ookeanis tohutul hulgal kaltsiumkarbonaati koorikute, kriidi ja lubjakivi ladestuste kujul. Huvitav on see, et planktoni, mis on atmosfääri üks peamisi hapniku tarnijaid, fotosünteetiline aktiivsus põhjustab söötme pH tõusu. See juhtub vastavalt Le Chatelieri põhimõttele tasakaalunihke tagajärjel lahustunud süsinikdioksiidi neeldumisel: 2Н + + СО 3 2– „Н + + НСО 3 -„ Н 2 СО 3 “Н 2 О + СО 2. Kui CO 2 + H 2 O + hv ® 1 / n (CH 2 O) n + O 2 fotosünteesi käigus eemaldatakse lahusest CO 2, nihkub tasakaal paremale ja keskkond muutub aluselisemaks. Keharakkudes katalüüsib süsiniku hüdratsiooni ensüüm karboanhüdraas.

Rakulised vedelikud, veri on ka looduslike puhvrite näited. Nii sisaldab veri umbes 0,025 mol / L süsinikdioksiidi ja selle sisaldus meestel on umbes 5% kõrgem kui naistel. Bikarbonaatioonide kontsentratsioon veres on umbes sama (meestel on neid ka rohkem).

Pinnase testimisel on pH üks olulisemaid omadusi. Erinevate muldade pH võib olla vahemikus 4,5 kuni 10. pH väärtuse järgi saab hinnata mulla toitainesisaldust ja seda, millised taimed saavad sellel pinnal edukalt kasvada. Näiteks on ubade, salati ja mustsõstra kasvamine keeruline, kui mulla pH on alla 6,0; kapsas - alla 5,4; õunapuud - alla 5,0; kartul - alla 4,9. Happelised mullad on tavaliselt vähem toitainerikkad, kuna need hoiavad taimedele vajalikke metalli katioone halvemini. Näiteks pinnasesse sisenevad vesinikuioonid tõrjuvad mullast Ca 2+ ioone. Ja savist (alumiinisilikaat) kivimitest kõrge kontsentratsiooniga ümberasustatud alumiiniumioonid on põllukultuuridele mürgised.

Happeliste muldade desoksüdeerimiseks kasutatakse nende lupjamist - selliste ainete sissetoomist, mis seovad järk-järgult liigset hapet. Selliseks aineks võivad olla looduslikud mineraalid, nagu kriit, lubjakivi, dolomiit, aga ka metallurgiaettevõtetest pärit lubi, räbu. Lisatud deoksüdandi kogus sõltub pinnase puhvervõimest. Näiteks savimulla lupjamine nõuab rohkem deoksüdeerivaid aineid kui liiv.

Suur tähtsus on vihmavee pH mõõtmisel, mis võib väävel- ja lämmastikhappe olemasolu tõttu olla üsna happeline. Need happed moodustuvad atmosfääris lämmastiku ja väävli (IV) oksiididest, mis eralduvad paljude tööstusharude, sõidukite, katlamajade ja soojuselektrijaamade jäätmetest. On teada, et madala pH-ga (alla 5,6) happevihmad hävitavad taimestiku, veekogude elava maailma. Seetõttu jälgitakse pidevalt vihmavee pH taset.

Ilja Leenson

Vesiniku indikaator - pH - on vesinikuioonide aktiivsuse mõõt (lahjendatud lahuste korral peegeldab see kontsentratsiooni) lahuses, väljendades kvantitatiivselt selle happesust, mis arvutatakse vesinikuioonide aktiivsuse negatiivse (vastupidise märgiga) kümnendlogaritmina, väljendatuna moolides liitri kohta.

pН \u003d - logi

Selle kontseptsiooni tutvustas 1909. aastal Taani keemik Sørensen. Indikaatorit nimetatakse pH-ks ladinakeelsete sõnade potentia hydrogeni esimeste tähtede järgi - vesiniku tugevus ehk pondus hydrogenii - vesiniku mass.

Mõnevõrra vähem levinud oli pöördvõrdeline pH väärtus, lahuse aluselisuse pOH, mis võrdub OH-ioonide kontsentratsiooni lahuse negatiivse kümnendlogaritmiga:

rON \u003d - lg

Puhas vees temperatuuril 25 ° C on vesinikuioonide () ja hüdroksiidioonide () kontsentratsioonid samad ja moodustavad 10–7 mol / L, see tuleneb otseselt vee autoprotolüüsi konstandist Kw, mida nimetatakse ka vee ioonproduktiks:

Kuni w \u003d · \u003d 10–14 [mol 2 / l 2] (temperatuuril 25 ° C)

pH + pOH \u003d 14

Kui mõlemat tüüpi ioonide kontsentratsioonid lahuses on ühesugused, väidavad nad, et lahusel on neutraalne reaktsioon. Hapete lisamisel veele suureneb vesinikuioonide kontsentratsioon ja aluse lisamisel väheneb vastavalt ka hüdroksiidioonide kontsentratsioon, vastupidi, hüdroksiidioonide sisaldus suureneb ja vesinikuioonide kontsentratsioon väheneb. Kui\u003e nad ütlevad, et lahus on happeline ja kui\u003e - aluseline.

PH määramine

Lahuste pH määramiseks kasutatakse laialdaselt mitmeid meetodeid.

1) Vesinikuindeksit saab ligikaudselt hinnata indikaatorite abil, mida saab täpselt mõõta pH-meetriga või määrata analüütiliselt happe-aluse tiitrimisega.

Vesinikuioonide kontsentratsiooni ligikaudseks hindamiseks kasutatakse laialdaselt happe-aluse näitajaid - orgaanilisi värvaineid, mille värvus sõltub söötme pH-st. Kuulsaimate näitajate hulka kuuluvad lakmus, fenoolftaleiin, metüüloranž (metüüloranž) ja teised. Näitajad võivad esineda kahel erineval kujul - kas happelise või aluselise kujul. Iga indikaatori värvimuutus toimub selle happesuse vahemikus, tavaliselt 1–2 ühikut (vt tabel 1, seanss 2).

PH mõõtmise töövahemiku laiendamiseks kasutatakse nn universaalset indikaatorit, mis on segu mitmest indikaatorist. Universaalne indikaator muudab järk-järgult värvi punasest kollaseks, roheliseks, siniseks violetseks, kui happelisest muutub aluseliseks. Häguste või värviliste lahuste puhul on raske pH-d määrata indikaatormeetodil.

2) Analüütiline mahuline meetod - happe-aluse tiitrimine - annab täpsed tulemused ka lahuste üldhappesuse määramiseks. Uuritavale lahusele lisatakse tilkhaaval teadaoleva kontsentratsiooniga lahus (titrant). Segamisel toimub keemiline reaktsioon. Ekvivalentsuspunkt - hetk, mil tiitrimisest piisab reaktsiooni täielikuks lõpuleviimiseks - fikseeritakse indikaatori abil. Lisaks arvutatakse lisatud tiitrimislahuse kontsentratsiooni ja ruumala põhjal lahuse üldine happesus.

Söötme happesus on oluline paljude keemiliste protsesside jaoks ning konkreetse reaktsiooni esinemise võimalus või tulemus sõltub sageli söötme pH-st. Teatud pH väärtuse säilitamiseks reaktsioonisüsteemis laborikatsete ajal või tootmisel kasutatakse puhverlahuseid, mis säilitavad lahjendamisel või lahuse väikeses koguses happe või leelise lisamisel praktiliselt konstantse pH väärtuse.

Vesiniku pH-d kasutatakse laialdaselt erinevate bioloogiliste keskkondade happe-aluse omaduste iseloomustamiseks (tabel 2).

Reaktsioonikeskkonna happelisusel on eriti oluline roll elusate süsteemide biokeemiliste reaktsioonide korral. Vesinikioonide kontsentratsioon lahuses mõjutab sageli valkude ja nukleiinhapete füüsikalis-keemilisi omadusi ja bioloogilist aktiivsust, seetõttu on keha normaalse funktsioneerimise jaoks happe-aluse homöostaasi säilitamine äärmiselt oluline ülesanne. Bioloogiliste vedelike optimaalse pH dünaamiline säilitamine saavutatakse puhversüsteemide toimimise tõttu.

3) Spetsiaalse instrumendi - pH-meetri - kasutamine võimaldab teil mõõta pH-d laiemalt ja täpsemini (kuni 0,01 pH-ühikut) kui indikaatoritega, on mugav ja ülitäpne, võimaldab mõõta läbipaistmatute ja värvilahuste pH-d ning on seetõttu laialt levinud kasutatakse.

PH-meetri abil mõõdetakse vesinikuioonide (pH) kontsentratsiooni lahustes, joogivees, toiduainetes ja toorainetes, keskkonnaobjektides ja tootmissüsteemides tehnoloogiliste protsesside pidevaks jälgimiseks, sealhulgas ka agressiivses keskkonnas.

pH-meeter on hädavajalik uraani ja plutooniumi eralduslahuste pH riistvaraliseks jälgimiseks, kui seadmed on ilma seadme kalibreerimiseta näitude õigsuse suhtes äärmiselt kõrged.

Seadet saab kasutada statsionaarsetes ja liikuvates laboratooriumides, sealhulgas välitingimustes, aga ka kliiniliseks diagnostikaks, kohtuekspertiisiks, teadusuuringuteks, tootmiseks, sealhulgas liha-, piima- ja küpsetustööstuses.

Viimasel ajal kasutatakse pH-meetrit laialdaselt ka akvaariumifarmides veekvaliteedi kontrollimiseks olmetingimustes, põllumajanduses (eriti hüdropoonikas) ja ka terviseseisundi diagnoosimise jälgimiseks.

Tabel 2. Mõnede bioloogiliste süsteemide ja muude lahuste pH väärtused

Süsteem (lahendus)
Kaksteistsõrmikuhaavand
Maomahl
Inimese veri


Lihaskude
Kõhunäärme mahl


Rakkude protoplasm



Peensoole

Merevesi
Kana munavalk
Apelsinimahl
Tomatimahl

Vesi on väga nõrk elektrolüüt, dissotsieerub veidi, moodustades vesinikioonide (H +) ja hüdroksiidioonide (OH -),

See protsess vastab dissotsiatsioonikonstandile:

Kuna vee dissotsiatsiooni aste on väga väike, on eraldamata veemolekulide tasakaalukontsentratsioon piisava täpsusega võrdne vee kogukontsentratsiooniga, s.o 1000/18 \u003d 5,5 mol / dm 3.
Lahjendatud vesilahustes varieerub vee kontsentratsioon vähe ja seda võib pidada konstantseks väärtuseks. Seejärel muudetakse vee dissotsiatsioonikonstandi avaldist järgmiselt:

Konstant, mis on võrdne H + ja OH - ioonide kontsentratsiooni korrutisega, on konstant ja seda nimetatakse vee ioonne produkt. Puhas vees temperatuuril 25 ºС on vesinikuioonide ja hüdroksiidioonide kontsentratsioonid võrdsed ja ulatuvad 100%

Lahuseid, milles vesinikuioonide ja hüdroksiidioonide kontsentratsioonid on ühesugused, nimetatakse neutraalseteks lahusteks.

Niisiis, temperatuuril 25 ºС

- neutraalne lahendus;

\u003e - happeline lahus;

< – щелочной раствор.

H + ja OH asemel - mugavam on kasutada nende kümnendlogaritme, mis on võetud vastupidise märgiga; tähistatakse pH ja pOH-ga:

;

Vesinikuioonide kontsentratsiooni kümnendlogaritmi, mis võetakse vastupidise märgiga, nimetatakse vesiniku indikaator(pH) .

Veeioonid võivad mõnel juhul interakteeruda lahustunud aine ioonidega, mis põhjustab lahuse koostise ja selle pH olulist muutust.

Tabel 2

Vesiniku indeksi valemid (pH)

* Dissotsiatsioonikonstantide väärtused ( K) on märgitud 3. liites.

lk K \u003d - lg K;

HAn on hape; KtOH on alus; KtAn on sool.

Vesilahuste pH arvutamisel on vaja:

1. Määrake lahuste koostises sisalduvate ainete laad ja valige valem pH arvutamiseks (tabel 2).

2. Kui lahuses on nõrka hapet või alust, leidke viite abil või 3. liites lk K sellest ühendist.

3. Määrake lahuse koostis ja kontsentratsioon ( Koos).

4. Asendage molaarse kontsentratsiooni arvväärtused ( Koos) ja lk K
ja arvutage lahuse pH.

Tabelis 2 on toodud pH arvutamise valemid tugevate ja nõrkade hapete ja aluste lahustes, puhverlahustes ja hüdrolüüsitavate soolade lahustes.

Kui lahuses on ainult tugev hape (HAn), mis on tugev elektrolüüt ja dissotsieerub peaaegu täielikult ioonideks siis vesinikuindeks (pH) sõltub vesinikuioonide (H +) kontsentratsioonist antud happes ja määratakse valemiga (1).

Kui lahuses on ainult tugev alus, mis on tugev elektrolüüt ja dissotsieerub peaaegu täielikult ioonideks, siis sõltub pH (pH) hüdroksiidioonide (OH -) kontsentratsioonist lahuses ja see määratakse valemiga (2).

Kui lahuses on ainult nõrk hape või ainult nõrk alus, määratakse selliste lahuste pH valemiga (3), (4).

Kui lahuses on tugevate ja nõrkade hapete segu, summutab selle pH arvutamisel nõrk happe ionisatsiooni. sellistes lahustes jäetakse nõrkade hapete olemasolu tähelepanuta ja kasutatakse tugevate hapete arvutusvalemit (1). Sama arutluskäik kehtib ka juhul, kui lahuses on tugevate ja nõrkade aluste segu. PH arvutused plii valemi (2) järgi.

Kui lahus sisaldab tugevate hapete või tugevate aluste segu, arvutatakse pH pärast komponentide kontsentratsioonide summeerimist vastavalt tugevate hapete (1) või aluste (2) pH arvutamise valemitele.

Kui lahus sisaldab tugevat hapet ja selle soola või tugevat alust ja selle soola, siis pH sõltub ainult tugeva happe või tugeva aluse kontsentratsioonist ja see määratakse valemitega (1) või (2).

Kui lahuses on nõrk hape ja selle sool (näiteks CH3COOH ja CH3COOa; HCN ja KCN) või nõrk alus ja selle sool (näiteks NH4OH ja NH4CI), leidub lahuses puhverlahus ja pH määratakse valemitega (5), (6).

Kui lahuses on sool, mille moodustavad tugev hape ja nõrk alus (hüdrolüüsib katiooni järgi) või nõrk hape ja tugev alus (hüdrolüüsub aniooniga), nõrk hape ja nõrk alus (hüdrolüüsitakse katiooni ja aniooniga), siis need soolad hüdrolüüsuvad pH väärtus ja arvutamine toimub vastavalt valemitele (7), (8), (9).

Näide 1 Arvutage kontsentratsiooniga NH4 Br soola soola vesilahuse pH.

Lahendus. 1. Vesilahuses hüdrolüüsitakse nõrga aluse ja tugeva happe moodustunud sool katiooni järgi võrrandite kohaselt:

Vesilahuses jäävad vesinikioonid (H +) üle.

2. pH arvutamiseks kasutame valemi katiooni hüdrolüüsil oleva soola vesinikuindeksi arvutamiseks:

Nõrk aluse dissotsiatsiooni konstant
(lk K = 4,74).

3. Asendage valemis arvväärtused ja arvutage vesinikuindeks:

Näide 2 Arvutage naatriumhüdroksiidi segust koosneva vesilahuse pH, mol / dm 3 ja kaaliumhüdroksiid, mol / dm 3.

Lahendus.1. Naatriumhüdroksiid (NaOH) ja kaaliumhüdroksiid (KOH) on tugevad alused, mis hajub vesilahustes peaaegu täielikult metalli katioonideks ja hüdroksiidioonideks:

2. Vesinikuindeks määratakse hüdroksiidioonide summaga. Selleks võtame kokku leeliste kontsentratsiooni:

3. Tugevate aluste pH arvutamiseks asendame valemis (2) arvutatud kontsentratsiooni:

Näide 3 Arvutage puhverlahuse, mis koosneb 0,10 M sipelghappe lahusest ja 0,10 M naatriumformaati lahusest, lahjendatud 10 korda, pH.

Lahendus.1. Sipelghape HCOOH - nõrk hape, vesilahus dissotsieerub ioonideks ainult osaliselt, 3. liites leitakse sipelghape :

2. naatriumformiaat HCOONa - sool, mille moodustavad nõrk hape ja tugev alus; Hüdrolüüsitakse aniooniga, lahuses ilmneb hüdroksiidioonide liig:

3. pH arvutamiseks kasutame valemit nõrga happe ja selle soola moodustatud puhverlahuste vesiniku parameetrite arvutamiseks vastavalt valemile (5):

Asendage valemis olevad arvväärtused ja saage

4. Puhverlahuste vesinikuindeks lahjendamisel ei muutu. Kui lahust lahjendatakse kümme korda, jääb selle pH võrdseks 3,76-ga.

Näide 4 Arvutage äädikhappe lahuse pH kontsentratsiooniga 0,01 M, mille dissotsiatsiooniaste on 4,2%.

Lahendus. Äädikhape on nõrk elektrolüüt.

Nõrga happe lahuses on ioonide kontsentratsioon väiksem kui happe enda kontsentratsioon ja seda määratletakse kui: a∙C.

PH arvutamiseks kasutame valemit (3):

Näide 5 80 cm3 0,1 n CH3COOH lahusele lisati 20 cm3 0,2
n CH3COOa lahus. Arvutage saadud lahuse pH kui K(CH3COOH) \u003d 1,75 ~ 10-5.

Lahendus.1. Kui lahus sisaldab nõrka hapet (CH 3 COOH) ja selle soola (CH 3 COONa), on see puhverlahus. Selle kompositsiooni puhverlahuse pH arvutatakse vastavalt valemile (5):

2. Pärast esialgsete lahuste äravoolu saadud lahuse maht on 80 + 20 \u003d 100 cm 3, seega on happe ja soola kontsentratsioon võrdne:

3. Saadud happe ja soola kontsentratsiooni väärtused asendatakse
valemisse

Näide 6 Saadud lahuse pH määramiseks lisati 200 cm3 0,1 N vesinikkloriidhappe lahusele 200 cm3 0,2 N kaaliumhüdroksiidi lahust.

Lahendus.1. Vesinikkloriidhappe (HCl) ja kaaliumhüdroksiidi (KOH) vahel toimub neutraliseerimisreaktsioon, mille tulemuseks on kaaliumkloriid (KCl) ja vesi:

HCl + KOH → KCl + H20.

2. Määrake happe ja aluse kontsentratsioon:

Reaktsiooni kohaselt reageerivad HCl ja KOH suhtega 1: 1, seetõttu jääb KOH kontsentratsiooniga 0,10-0,05 \u003d 0,05 mol / dm 3 sellises lahuses ülearuseks. Kuna KCl sool ei läbi hüdrolüüsi ega muuda vee pH-d, mõjutab pH väärtus selles lahuses sisalduvat kaaliumhüdroksiidi. KOH on tugev elektrolüüt, pH arvutamiseks kasutame valemit (2):

135. Mitu grammi kaaliumhüdroksiidi sisaldub 10 dm 3 lahuses, mille vesinikuindeks on 11?

136. Ühe lahuse vesinikuindeks (pH) on 2 ja teise väärtus on 6. Millises lahuses 1 dm 3 on vesinikuioonide kontsentratsioon suurem ja mitu korda?

137. Näidake keskkonna reaktsiooni ja leidke ioonide kontsentratsioon lahustes, mille pH on: a) 1,6; b) 10,5.

138. Arvutage lahuste pH, milles kontsentratsioon on (mol / dm 3): a) 2,0 ∙ 10–7; b) 8,1 ∙ 10–3; c) 2,7 ∙ 10–10.

139. Arvutage lahuste pH, milles ioonide kontsentratsioon on (mol / dm 3): a) 4,6 ∙ 10–4; b) 8,1 ∙ 10–6; c) 9,3 ∙ 10–9.

140. Arvutage ühealuselise happe (HAn) molaarkontsentratsioon lahuses, kui: a) pH \u003d 4, α \u003d 0,01; b) pH \u003d 3, a \u003d 1%; c) pH \u003d 6,
a \u003d 0,001.

141. Arvutage pH väärtus 0,01 n äädikhappe lahuses, milles happe dissotsieerumisaste on 0,042.

142. Arvutage järgmiste nõrkade elektrolüütide lahuste pH:
a) 0,02 M NH40H; b) 0,1 M HCN; c) 0,05 n HCOOH; d) 0,01 M CH3COOH.

143. Kui suur on äädikhappe lahuse kontsentratsioon, mille pH on 5,2?

144. Määrake sipelghappe (HCOOH) lahuse molaarkontsentratsioon, mille pH on 3,2 ( K UNSOO \u003d 1,76 ∙ 10–4).

145. Leidke lahustumise aste (%) ja 0,1 M CH3COOH lahus, kui äädikhappe dissotsiatsioonikonstant on 1,75 ∙ 10–5.

146. Arvutage H2SO4 lahuse pH 0,01 M ja 0,05 n lahuse korral.

147. Arvutage H2S04 lahuse pH 0,5% happe massiprotsendiga ( ρ \u003d 1,00 g / cm3).

148. Kui 2 dm 3 lahust sisaldab 1,12 g KOH, arvutage kaaliumhüdroksiidi lahuse pH.

149. Arvutage 0,5 M ammooniumhüdroksiidi lahuse pH. \u003d 1,76 ∙ 10–5.

150. Arvutage saadud lahuse pH, segades 500 cm3 0,02 M CH3 COOH ja võrdse ruumala 0,2 M CH 3 COOK segu.

151. Määrake puhvrite segu pH, mis sisaldab võrdsetes kogustes NH4OH ja NH4CI lahuseid, mille fraktsioonid on 5,0%.

152. Arvutage naatriumatsetaadi ja äädikhappe suhe, et saada puhverlahus, mille pH \u003d 5.

153. Millises vesilahuses on dissotsiatsiooniaste kõige suurem: a) 0,1 M CH3COOH; b) 0,1 M UNS; c) 0,1 M HCN?

154. Tuletage valem pH arvutamiseks: a) atsetaatpuhvri segu; b) ammoniaagi puhversegu.

155. Arvutage HCOOH lahuse, mille pH \u003d 3, molaarkontsentratsioon.

156. Kuidas muutub pH, kui seda lahjendatakse veega pooleks: a) 0,2 M HCl lahus; b) 0,3 M CH3COOH lahus; c) lahus, mis sisaldab 0,1 M CH 3 COOH ja 0,1 M CH 3 COONa?

157 *. 0,1 N äädikhappe lahus neutraliseeriti 0,1 N naatriumhüdroksiidi lahusega 30% -l selle algkontsentratsioonist. Määrake saadud lahuse pH.

158 *. 300 cm 3 0,2 M sipelghappe lahusele ( K \u003d 1,8 ∙ 10–4) Lisati 50 cm3 0,4 M NaOH lahust. Mõõdeti pH ja lahust lahjendati 10 korda. Arvutage lahjendatud lahuse pH.

159 *. Äädikhappe 500 cm 3 0,2 M lahusele ( K \u003d 1,8 ∙ 10–5) Lisati 100 cm3 0,4 M NaOH lahust. Mõõdeti pH ja lahust lahjendati 10 korda. Arvutage lahjendatud lahuse pH, kirjutage keemilise reaktsiooni võrrandid.

160 *. Vajaliku pH väärtuse säilitamiseks valmistas keemik lahuse: 200 cm3-le 0,4 M sipelghappe lahusele lisati 10 cm3 KOH 0,2% lahust ( lk \u003d 1 g / cm3) ja saadud mahtu lahjendati 10 korda. Millise pH-ga lahus saadakse? ( K HCOOH \u003d 1,8 ∙ 10–4).

Vesi on nõrk elektrolüüt; see dissotsieerub võrrandiga nõrgalt

Temperatuuril 25 ° C 1 liitris vees laguneb see ioonideks 10-7 mol H2O. H + ja OH-ioonide kontsentratsioon (mol / l) on võrdne

Puhas vesi reageerib neutraalselt. Kui sellele lisatakse hapet, suureneb H + ioonide kontsentratsioon, s.o. \u003e 10-7 mol / l; OH-ioonide kontsentratsioon väheneb, s.t. vähem kui 10–7 mol / l. Kui leelist lisatakse, suureneb OH-ioonide kontsentratsioon:\u003e 10–7 mol / L, seega alla 10–7 mol / L.

Praktikas kasutatakse lahuse happesuse või aluselisuse väljendamiseks kontsentratsiooni asemel selle negatiivset kümnendlogaritmi, mida nimetatakse pH pH väärtuseks.

Neutraalses vees, pH \u003d 7. pH väärtused ja vastavad H + ja OH-ioonide kontsentratsioonid on esitatud tabelis. 4

Puhverlahendused

Paljud analüütilised reaktsioonid viiakse läbi rangelt määratletud pH väärtusel, mida tuleb hoida kogu reaktsiooni aja vältel. Mõnedes reaktsioonides võib pH muutuda H + ioonide sidumise või vabanemise tagajärjel. Püsiva pH väärtuse hoidmiseks kasutatakse puhvreid.

Puhverlahused on enamasti nõrkade hapete segud nende hapete sooladega või nõrkade aluste segud samade aluste sooladega. Kui näiteks atsetaatpuhvri lahusele, mis koosneb äädikhappest CH3COOH ja naatriumatsetaadist CH3COONa, lisatakse teatud kogus tugevat hapet nagu HCl, reageerib see atsetaatioonidega, moodustades veidi dissotsieeruva CH3COOH:

Seega ei jää lahusele lisatud H + ioonid vabaks, vaid seostuvad CH3COO-ioonidega ja seetõttu lahuse pH vaevalt muutub. Kui atsetaatpuhvri lahusele lisatakse leeliselahus, seovad OH-ioonid dissotsieerumata äädikhappe molekulid CH3COOH:

Seetõttu ei muutu ka lahuse pH sel juhul palju.

Puhverlahendused säilitavad oma puhverlahenduse teatud piirini, s.o. neil on teatav puhvermaht. Kui lahuses on rohkem H + või OH-ioone, kui lahuse puhvermaht võimaldab, siis muutub pH suuresti, nagu mittepuhverlahuses.

Tavaliselt näitavad analüüsimeetodid, millist puhverlahust tuleks selle analüüsi tegemisel kasutada ja kuidas seda valmistada. Täpse pH väärtusega puhversegud vabastatakse ampullides 500 ml lahuse valmistamiseks.

pH \u003d 1,00. Koostis: 0,084 g glükooli (aminoäädikhape NH2CH2COOH), 0,066 g naatriumkloriidi NaCl ja 2,282 g vesinikkloriidhappe HCl.

pH \u003d 2,00. Koostis: 3,215 g sidrunhappe C6H8O7-H2O, 1,224 g naatriumhüdroksiidi NaOH ja 1,265 g vesinikkloriidhappe HCl.

pH \u003d 3,00. Koostis: 4,235 g sidrunhappe C6H8O7-H2O, 1,612 g naatriumhüdroksiidi NaOH ja 1,088 g soolhapet HCl.

pH \u003d 4,00. Koostis: 5,884 g sidrunhappe C6H8O7-H2O, 2,240 g naatriumhüdroksiidi NaOH ja 0,802 g vesinikkloriidhappe HCl.

pH \u003d 5,00. Koostis: 10,128 g sidrunhapet C6H8O7-H2O ja 3,920 g naatriumhüdroksiidi NaOH.

pH \u003d 6,00. Koostis: 6,263 g sidrunhapet C6H8O7-H2O ja 3,160 g naatriumhüdroksiidi NaOH.

pH \u003d 7,00. Koostis: 1,761 g kaaliumdivesinikfosfaati KH2PO4 ja 3,6325 g naatriumvesinikfosfaati Na2HPO4-2H2O.

pH \u003d 8,00. Koostis: 3,446 g boorhapet H3BO3, 1,117 g naatriumhüdroksiidi NaOH ja 0,805 g soolhapet HCl.

pH \u003d 9,00. Koostis: 1,546 g boorhapet H3BO3, 1,864 g kaaliumkloriidi, KCl ja 0,426 g naatriumhüdroksiidi NaOH.

pH \u003d 10,00. Koostis: 1,546 g boorhapet H3BO3, 1,864 g kaaliumkloriidi KCl ja 0,878 g naatriumhüdroksiidi NaOH.

pH \u003d 11,00. Koostis: 2,225 g naatriumvesinikfosfaati Na2HPO4-2H2O ja 0,068 g naatriumhüdroksiidi NaOH.

pH \u003d 12,00. Koostis: 2,225 g naatriumvesinikfosfaati Na2HPO4-2H2O ja 0,446 g naatriumhüdroksiidi NaOH.

pH \u003d 13,00. Koostis: 1,864 g kaaliumkloriidi KCl ja 0,942 g naatriumhüdroksiidi NaOH.

Kõrvalekalded nominaalsest pH-st ulatuvad ± 0,02, kui lahuste pH on vahemikus 1 kuni 10 ja ± 0,05, kui pH on vahemikus 11 kuni 13. Selline täpsus on praktilise töö jaoks üsna piisav.

PH-meetrite reguleerimiseks kasutatakse tavalisi pH-puhvreid.

1. Atsetaatpuhverlahus, pH \u003d 4,62: 6,005 g äädikhapet CH3COOH ja 8,204 g naatriumatsetaati CH3COONa 1 liitris lahuses.

2. Fosfaatpuhverlahus, mille pH \u003d 6,88: 4,450 g naatriumvesinikfosfaati Na2HPO4-2H2O ja 3.400 g kaaliumdivesinikfosfaati KH2PO4 1 liitris lahuses.

3. Boraatpuhverlahus, mille pH \u003d 9,22: 3,81 g naatriumtetraboraati Na2B4O7-10H2O 1 liitris lahuses.

4. Fosfaatpuhverlahus, mille pH \u003d 11,00: 4,450 g naatriumvesinikfosfaati Na2HPO4-2H2O ja 0,136 g naatriumhüdroksiidi NaOH 1 liitris lahuses.

Puhverlahuste valmistamiseks agrokeemiliseks ja biokeemiliseks analüüsiks, mille pH väärtus on vahemikus 1,1 kuni 12,9, intervalliga 0,1, kasutatakse 7 aluselist põhilahust.

1. lahendus. 11,866 g naatriumvesinikfosfaati Na2HPO4-2H2O lahustatakse vees ja lahjendatakse mõõtekolvis veega 1 liitrini (lahuse kontsentratsioon 1/15 M).

2. lahendus. 9,073 kaaliumdivesinikfosfaat KH2PO4 lahustatakse mõõtekolvis (kontsentratsioon 1/15 M) 1 liitris vees.

3. lahendus. Mõõtekolvis lahustatakse 1 I vees 7,507 g glükool (aminoäädikhape) NH2CH2COOH ja 5,84 g naatriumkloriidi NaCl. Sellest lahusest segades 0,1 n-ga. HCl lahus valmista puhverlahused, mille pH on 1,1 kuni 3,5; segamine 0,1 N-ga NaOH lahusega valmistatud lahused, mille pH on vahemikus 8,6 kuni 12,9.

Lahendus 4. 21,014 g C6H8O7-H2O sidrunhapet lahustatakse vees, lahusele lisatakse 200 ml 1 N. NaOH lahus ja lahjendati mõõtekolvis veega 1 liitrini. Selle lahuse segamisel 0,1 N-ga. HCl lahus valmistage puhverlahused, mille pH on 1,1 kuni 4,9; segamine 0,1 N-ga NaOH lahusega valmistatakse puhverlahused, mille pH on vahemikus 5,0 kuni 6,6.

5. lahendus. Vees lahustatakse 12,367 g boorhapet H3BO3, lisatakse 100 ml 1 N. NaOH lahus ja lahjendati mõõtekolvis veega 1 liitrini. Selle lahuse segamisel 0,1 N-ga. HCl lahus valmistaks puhverlahused pH väärtusega 7,8 kuni 8,9; segamine 0,1 N-ga NaOH lahusega valmistatakse puhverlahused, mille pH on vahemikus 9,3 kuni 11,0.

Lahendus 6. Valmistatakse täpselt 0,1 n. HCl lahus;

Lahendus 7. Valmistatakse täpselt 0,1 n. NaOH lahus; lahuse valmistamiseks destilleeritud vett keedetakse 2 tundi CO2 eemaldamiseks. Säilitamise ajal kaitstakse lahust õhust pärineva CO2 eest kaltsiumkloriidtoruga.

Mõnes lahuses moodustuvad hoiustamise ajal hallitusseened, selle vältimiseks lisatakse lahusele säilitusainena mõni tilk tümooli. Vajaliku pH puhverlahuse valmistamiseks segatakse need lahused teatud vahekorras (tabel 5). Mahu mõõtmiseks kasutati büretti mahutavusega 100,0 ml. Tabelis on kõik puhverlahuste pH väärtused näidatud temperatuuril 20 ° C.

Esialgsete lahuste valmistamiseks kasutatakse hc reagente. Naatriumvesinikfosfaat Na2HPO4-2H2O kristalliseeritakse eelnevalt kaks korda. Teise ümberkristallimise ajal ei tohiks lahuse temperatuur ületada 90 ° C. Saadud preparaati veidi niisutatakse ja kuivatatakse kahe päeva jooksul temperatuuril 36 ° C termostaadis. Kaaliumdivesinikfosfaat KH2PO4 rekristallitakse ka kaks korda ja kuivatatakse temperatuuril 110-120 ° C. Naatriumkloriid NaCl rekristalliti kaks korda ja kuivatati temperatuuril 120 ° C. C6H8O7-H2O sidrunhape kristallitakse ümber kaks korda. Teises ümberkristallimisel ei tohiks lahuse temperatuur olla kõrgem kui 60 ° C. Boorhape H3BO3 rekristallitakse keeva veega kaks korda ja kuivatatakse temperatuuril kuni 80 ° C.

Puhverlahuse temperatuuri mõjutab pH-d. Tabelis. Joonisel 6 on näidatud pH kõrvalekalded sõltuvalt standardsete puhverlahuste temperatuurist.

Antud pH saamiseks analüüsitavas lahuses kompleksomeetriliste tiitrimise ajal kasutatakse järgmise koostisega puhverlahuseid.

pH \u003d 1. Vesinikkloriidhape, 0,1 N lahendus.

pH \u003d 2. Glükolooli NH2-CH2-COOH ja selle vesinikkloriidhappe soola NH2-CH2-COOH-HCl segu. Tahke glükokool (0,2–0,3 g) lisatakse 100 ml soolhappe lahusele.

pH \u003d 4-6,5. Atsetaadisegu 1 N. naatriumatsetaadi ja 1 N lahus. äädikhappe lahus. Enne kasutamist segatakse lahused võrdsetes kogustes.

pH \u003d 5. Segu, mis sisaldab 27,22 g kristalset naatriumatsetaati ja 60 ml 1 N lahust. HCl lahus lahjendatakse veega 1 liitrini.

pH \u003d 5,5. Atsetaadi segu. 540 g naatriumatsetaati lahustatakse vees ja lahjendatakse 1 liitrini. Saadud lahusele lisati 500 ml 1 N. äädikhappe lahus.

pH \u003d 6,5-8. Trietanoolamiin ja selle vesinikkloriidhappe sool. Enne kasutamist segage võrdsetes osades 1 M trietanoolamiin N (C2H4OH) 3 lahus ja 1 M HCl lahus.

pH \u003d 8,5-9,0. Ammoniaagiatsetaadi segu. 500 ml kontsentreeritud ammoniaagile lisatakse 300 ml jää-äädikhapet ja lahjendatakse veega 1 liitrini.

pH \u003d 9. Borate segu. 100 ml 0,3 M boorhappe lahust segatakse 45 ml 0,5 N-ga. seebikivi lahus.

pH \u003d 8-11. Ammoniaak on ammooniumkloriid. Segage 1 N. NH4OH lahus ja 1 N. NH4Cl lahus enne kasutamist võrdsetes osades.

pH \u003d 10. 570 ml kontsentreeritud ammoniaagilahusele lisatakse 70 g ammooniumkloriidi ja lahjendatakse veega 1 liitrini.

pH \u003d 11-13. Nautiline sooda, 0,1 N lahendus.

Vee kogukareduse kompleksomeetriliseks määramiseks kasutatakse halli-pruune puhvertablette, mis valmistatakse koos indikaatoriga (must Eriochrom T). Veeproovi (100 ml) lisamiseks piisab paar tilka naatriumsulfiidi lahust (raskmetallide maskeerimiseks), kahte puhvertabletti ja 1 ml kontsentreeritud ammoniaaki. Pärast tablettide lahustamist muutub lahus punaseks; seda tiitritakse 0,02 M EDTA lahusega, kuni saadakse stabiilne roheline värv. 1 ml 0,02 M EDTA lahust vastab 0,02 ekv / l vee karedusele. Välja antud SDVs.

PH mõõtmine

Lahuste pH määramiseks kasutage spetsiaalseid reaktiive - indikaatoreid, aga ka instrumente - pH-meetrit (pH elektromeetriline määramine).

Näitaja pH määramine. Kõige sagedamini määratakse analüütilises praktikas lahuste pH umbes reaktiivse indikaatorpaberi abil (vahemikus 0,5–2,0 pH ühikut). Indikaator universaalse paberi abil saate pH-d täpsemalt kindlaks määrata (vahemikus 0,2–0,3 pH ühikut). Tabelis. Joonised 7 ja 8 näitavad andmeid reaktiivsete ja universaalsete indikaatorpaberite kohta.

Universaalse indikaatorpaberi värvi üleminek on toodud tabelis. 8 ja 9. Saadud vahevärve võrreldakse lisatud võrdlusskaalaga ja selle põhjal leitakse testitava lahuse pH. Indikaatorpaberite abil saab määrata madala soola kontsentratsiooniga ja tugevate oksüdeerivate ainete puudumisel vesilahuste pH-d. Olles määranud pH, kasutades universaalset indikaatorpaberit intervalliga pH \u003d 1,0-11,0 või 0-12, täpsustage tulemust kitsama pH-vahemikuga paberi "Rifan" abil.

Elektromeetriline pH mõõtmine. See meetod on mugav värvilahuste pH mõõtmiseks, milles see on praktiliselt võimatu. Mõõtmiseks kasutatakse instrumente - pH-mõõtjaid klaasielektroodiga, mis tavaliselt asendatakse vesinikuelektroodiga. Väga harva kasutatakse selleks otstarbeks antimon- või chinhydron-elektroodi.

Klaasielektroode kasutatakse raskete metalle, oksüdeerivaid ja redutseerivaid aineid, samuti kolloidseid lahuseid ja emulsioone sisaldavate lahuste pH määramiseks. Klaasi elektroodiga pH määramine põhineb emf muutusel vesinikuioonide suhtes pöörduv element.

Klaaspinna potentsiaal happelahusega kokkupuutel sõltub lahuse pH-st. Seda klaasi omadust kasutatakse klaasielektroodides - pH indikaatorites. Klaaselektrood on tavaliselt katseklaasi kujul, mille põhi on valmistatud õhukese seinaga klaasplaadi või kuuli kujul, mille seina paksus ei ületa 0,01 mm. Klaaselektroodile valatakse teadaoleva pH puhverlahus ja pannakse testlahusesse.

Võrdluselektroodina kasutatakse kalomelielektroodi. See elektrood on anum, mille põhjas on elavhõbe, mis on ahelaga ühendatud plaatinajuhtmega. Elavhõbeda kohal on kalomelipasta, mille peal on KCl kristallid, küllastunud KCl lahused ja peal kalomel (Hg2Cl2). Elektroodi kokkupuude uuritava lahusega toimub õhukese asbestikiu kaudu. Kalomeli etluselektroodi saab kasutada pH mõõtmiseks temperatuuril, mis ei ületa 60 ° C; Ärge mõõtke fluoriide sisaldavate lahuste pH-d.

PH-meetri instrumenti kontrollitakse ja reguleeritakse alati puhverlahusega, mille pH on lähedane uuritava lahuse pH-le. Näiteks pH mõõtmiseks vahemikus 2 kuni 6 valmistatakse Zerenseni puhverlahus, mille pH on 3 või 4, või kasutatakse standardset puhverlahust, mille pH \u003d 4,62.

Laboripraktikas kasutatakse pH mõõtmiseks pH-meetrit LPU-01, mis on mõeldud lahuste pH määramiseks vahemikus -2 kuni 14 vahemikus 4 pH ühikut: -2-2; 2-4; 6-10; 10–14. Seadme tundlikkus on 0,01 pH. Kasutatakse ka laboratoorset spetsiaalset LPS-02 pH-meetrit; pH-meeter tüüp PL-U1 ja kaasaskantav pH-meeter-millivoltmeeter PPM-03M1.

Tööstuslik täppismuundur on pH-meeter tüüpi pH-261, mis on mõeldud lahuste ja paberimassi pH mõõtmiseks. Põllul kasutatakse vesilahuste pH mõõtmiseks pH-meetrit pH-47M; soolase mulla ekstraktide pH mõõtmiseks - pH-meeter PLP-64; piima ja piimatoodete jaoks kasutage pH-meetrit pH-222-2. Töö pH-mõõturitega toimub vastavalt igale seadmele lisatud juhistele.

pН \u003d - logi

Mõnevõrra vähem levinud oli pöördvõrdeline pH väärtus, lahuse aluselisuse pOH, mis võrdub OH-ioonide kontsentratsiooni lahuse negatiivse kümnendlogaritmiga:

rON \u003d - lg

Kuni w \u003d · \u003d 10–14 [mol 2 / l 2] (temperatuuril 25 ° C)

pH + pOH \u003d 14

Kui mõlemat tüüpi ioonide kontsentratsioonid lahuses on ühesugused, väidavad nad, et lahusel on neutraalne reaktsioon. Hapete lisamisel veele suureneb vesinikuioonide kontsentratsioon ja aluse lisamisel väheneb vastavalt hüdroksiidioonide kontsentratsioon, vastupidi, hüdroksiidioonide sisaldus suureneb ja vesinikuioonide kontsentratsioon väheneb. Kui\u003e nad ütlevad, et lahus on happeline ja kui\u003e - aluseline.

PH määramine

Lahuste pH määramiseks kasutatakse laialdaselt mitmeid meetodeid.

1) Vesinikuindeksit saab ligikaudselt hinnata indikaatorite abil, mida saab täpselt mõõta pH-meetriga või määrata analüütiliselt happe-aluse tiitrimise teel.

Söötme happesus on oluline paljude keemiliste protsesside jaoks ning konkreetse reaktsiooni esinemise võimalus või tulemus sõltub sageli söötme pH-st. Teatud pH-väärtuse säilitamiseks reaktsioonisüsteemis laborikatsete ajal või tootmisel kasutatakse puhverlahuseid, mis säilitavad lahjendamisel või lahuse väikeses koguses happe või leelise lisamisel praktiliselt konstantse pH väärtuse.

Vesiniku pH-d kasutatakse laialdaselt erinevate bioloogiliste keskkondade happe-aluse omaduste iseloomustamiseks (tabel 2).

3) Spetsiaalse instrumendi - pH-meetri - kasutamine võimaldab teil mõõta pH-d laiemas vahemikus ja täpsemini (kuni 0,01 pH-ühikut) kui indikaatoritega, on mugav ja ülitäpne, võimaldab mõõta läbipaistmatute ja värvilahuste pH-d ning on seetõttu laialt levinud kasutatakse.

pH-meeter on hädavajalik uraani ja plutooniumi eralduslahuste pH riistvaraliseks jälgimiseks, kui seadmed on ilma kalibreerimiseta näitude õigsuse suhtes äärmiselt kõrged.

Viimasel ajal on pH-mõõtjaid laialdaselt kasutatud ka akvaariumifarmides, jälgides vee kvaliteeti olmetingimustes, põllumajanduses (eriti hüdropoonikas) ning ka terviseseisundi diagnoosimise jälgimiseks.

Tabel 2. Mõnede bioloogiliste süsteemide ja muude lahuste pH väärtused

Puhverlahendused

PH mõõtmine

Seotud artiklid