pH-метрия

Опубликовано 12.03.2010 Ведущий Антон Панкратов

В целом ряде технологических и лабораторных процессов, при экологическом мониторинге окружающей среды, контроле состояния здоровья человека и в других областях важно знать величину водородного показателя среды pH. Так что же такое pH?
Со школы нам известно, что водные растворы любых кислот имеют общую черту: они содержат катионы водорода Н+, которые и определяют кислотные свойства растворов. За щелочные свойства растворов отвечают другие частицы - это гидроксид-анионы ОН. В нейтральных растворах, например в дистиллированной воде, концентрации двух этих видов частиц равны между собой.
Для характеристики кислотности или щелочности растворов можно использовать величину молярной концентрации катионов водорода Н+.
В нейтральных растворах эта величина равна 10-7 моль/л, в кислых растворах более 10-7 моль/л, а в щелочных - менее 10-7 моль/л.
Чтобы избежать неудобств, связанных с использованием отрицательных показателей степеней, ввели понятие водородного показателя рН, который представляет собой взятый с обратным знаком десятичный логарифм концентрации катионов водорода Н+..
Теперь очень просто запомнить: в нейтральных растворах рН равен 7, в кислых растворах рН меньше 7, а в щелочных - больше 7.
Для определения рН раствора можно использовать кислотно-основные индикаторы или их смеси, называемые универсальным индикатором. Это вещества, изменяющие свою окраску в зависимости от рН среды. В наши дни известны несколько сот кислотно-основных индикаторов, синтезированных с середины 19 века. С некоторыми из них, например, лакмус или фенолфталеин, мы знакомимся уже в школьном химическом практикуме. По данным таблицы можно судить как изменяется окраска того или иного индикатора в зависимости от рН среды.
Однако индикаторный метод определения рН - ориентировочный. Его нельзя использовать, если растворы мутные или окрашенные. Кроме того, специалисты знают, что при этом методе возникают индикаторная, солевая, температурная ошибки.
Более точно измерить рН раствора можно при помощи прибора рН-метра. Он представляет собой разновидность потенциометра. Определение рН раствора основано на измерении ЭДС гальванического элемента, составленного из стеклянного электрода, потенциал которого зависит от рН среды, и какого-либо электрода сравнения, помещенных в исследуемый раствор.
ЭДС системы регистрируется милливольтметром. Так как ЭДС зависит от рН раствора, то шкалу прибора градуируют непосредственно в единицах рН.
Это наиболее точный и универсальный метод измерения рН, который подходит как для мутных, так и для окрашенных растворов.