Методи вимірювання рН розчинів

Водні розчини слабких кислот мають свої особливості. Ступінь дисоціації слабких електролітів 0 < α < 1, концент­рація йонів Н менша за концентрацію кислоти. Для таких розчинів розрізняють кислотність, зумовлену іонами Н (активна), молекулами, які не про-дисоціювали (потенціальна, чи зв'язана) і загальну, відповідно до розрахованої концентрації:

с н₃соон = н⁺ + сн₃сон^-

зв'язана активна

загальна

Сьогодні використовують два методи вимірювання рН: потенціометричний і колориметричний. Перший метод найбільш точний, хоча і складніший. Другий — простіший, але менш точніший.

За потенціометричного методу використовують потенціометри або іономери, точність вимірювання яких — 0,02+0,05, надає можливість вимірювати рН багатокомпонентних систем а також забарвлених розчинів. Оскільки це не руйнуючий мстод контролю, його можна використовувати для вимірювання рН різних середовищ і органів, наприклад, безпосередньо у травному каналі людини. Для вимірювання величини рН необхідні електроди, потенціал яких залежить від концентрації іонів водню. До таких електродів належать водневий, хінгідронний, сурм'яний і скляний.Ці електроди називаються індикаторними. Найчастіше застосовується скляний електрод. Для вимірювання рН мож-користуватися концентраційним колом із двох скляних електродів, один з яких занурений у стандартний розчин, значення якого відоме. У хімії, біології, медицині, промисловому виробництві ті чи інші процеси дуже часто відбуваються при постійних значеннях рН, а під час реакцій йони гідрогену можуть вбиратися або виділя­тися. Щоб процес відбувався при сталому значенні рН, у розчин уводять буферні суміші, які вбирають йони гідрогену або гідроксид-йони, і значення рН розчину практично не змінюється.

Різниця потенціалів залежить від рН. Вона змінюється на 0,059 В на одиницю рН при 25 °С. Таке ж електричне коло користовують для визначення рН рідких середовищ організму шлункового соку, крові тощо.

Другий широко відомий метод — колориметричний, в яко­му при визначенні рН застосовують реагенти-індикатори, забарвлення яких залежить від рН середовища. Існують буферіний і безбуферний колориметричні методи визначення концентрації іонів водню. Найбільш розповсюджений серед безбуферних — метод Михаеліса, що грунтується на застосуванні стандартів — шкали, одержаної у результаті додавання однобарвного індикатора групи нітрофенолу в розчини з різними значеннями рН.

Інтервал рН за методом Михаеліса становить 2,8-8,4.

Буферний колориметричний метод визначення рН ґрунтується на порівнянні забарвлення індикатора в досліджуваніму розчині зі шкалою, яка одержується в результаті додавання обраного індикатора до ряду буферних розчинів із різний значеннями рН.

Точність колориметричного методу невелика — 0,2 рН. придатний тільки для аналізу незабарвлених розчинів.

Гідроліз солей. Солі - це електроліти, які при розчиненні у воді дисоціюють, відщеплюючи позитивні йони (тільки не Н⁺) і негативні йони (крім ОН^-). При розчиненні у воді деякі з них гідролізуються.

Гідролізом називається взаємодія речовини (солі) з водою, тоб­то складові частини солі сполучаються зі складовими частинами води, внаслідок чого змінюється рН середовища.

Розглянемо основні випадки гідролізу:

• Гідроліз солей, утворених слабкою кислотою і сильною осно­вою, призводить до утворення слабких кислот та сильних основ. У розчині накопичуються йони ОН^- і середовище має рН > 7 (лужне середовище):

КСN + Н₂О ↔ КОН + НСN,

• Гідроліз солей, утворених сильною кислотою і слабкою осно­вою, приводить до утворення слабких основ та сильних кис­лот. У розчині накопичуються йони Н⁺, і середовище має рН < 7 (кисле середовище):

NH4C1 + H2O ↔ NH4OH + HC1

• Гідроліз солей, утворених слабкою основою і слабкою кисло­тою, приводить до утворення слабких основ та кислот. Реакція середовища близько рН 7 і залежить від відносної сили утворе­ної слабкої кислоти чи слабкої основи:

CH3COONH4 + H2O = CH3COOH + NH4OH

• Солі, які утворені сильною кислотою та сильною основою, не гідролізуються і рН середовища не змінюється.

Ступінь гідролізу залежить від температури, концентрації роз­чиненої солі (при великих розведеннях практично не залежить) і природи солі.

У медичній практиці не застосовують солі, які гідролізуються у водних розчинах. Але широко використовують солі, які не гідро­лізуються (NаСІ, МgS0₄, СаС1₂).

Гідролізу в організмі піддаються біологічно активні речовини — білки, полісахариди, нуклеїнові кислоти, ліпіди, при цьому утво­рюються кислі продукти (рН < 7). Наприклад, під дією ферментів гідролізу підлягають естери (жири), пептиди (пептидний зв'язок), молекули АТФ (естеровий зв'язок) та ін.

Буферними розчинами називають розчини суміші слабкої кис­лоти (або слабкої основи) та її солі, наприклад суміш (СН₃СООН + + СН3СООNа), суміш гідроксиду амонію і хлориду амонію (NН₄ОН + + NН₄С1).