Водневий показник (показник PH)
Водневий показник (pH) - це міра активності іонів водню в розчині, і кількісно виражає його кислотність.
Методи визначення водневого показника
Для визначення значення pH розчинів широко використовують кілька методик. Водневий показник можна приблизно оцінювати з допомогою індикаторів (лакмусових смужок), точно вимірювати pH-метром або визначати аналітично шляхом, проведенням кислотно-основного титрування.
Для грубої оцінки концентрації водневих іонів широко використовуються кислотно-основні індикатори — органічні речовини-барвники, колір яких залежить від pH середовища. До найбільш відомих індикаторів належать лакмус, фенолфталеїн, метиловий оранжевий (метилоранж) та інші. Індикатори здатні існувати в двох по-різному забарвлених формах - або в кислотній, або в основний. Зміна кольору кожного індикатора відбувається в своєму інтервалі кислотності, зазвичай становить 1-2 одиниці.
Для розширення робочого інтервалу вимірювання pH використовують так званий універсальний індикатор, який представляє собою суміш з кількох індикаторів. Універсальний індикатор послідовно змінює колір з червоного через жовтий, зелений, синій до фіолетового при переході з кислої області в лужну. Визначення pH індикаторним методом утруднена для каламутних або забарвлених розчинів.
Використання спеціальних приладів рн-метрів або pH моніторів дозволяє вимірювати рн в більш широкому діапазоні і більш точно (до 0,01 одиниці pH), ніж за допомогою індикаторів. Ионометрический метод визначення pH ґрунтується на вимірюванні милливольтметром-ионометром ЕРС гальванічного ланцюга, що включає спеціальний скляний електрод, потенціал якого залежить від концентрації іонів H+ у навколишньому розчині. Спосіб відрізняється зручністю і високою точністю, особливо після калібрування індикаторного електрода в обраному діапазоні рН, дозволяє вимірювати pH непрозорих і кольорових розчинів і тому широко використовується.
Аналітичний об'ємний метод - кислотно-основне титрування - також дає точні результати визначення кислотності розчинів. Розчин відомої концентрації (титрант) по краплях додається до досліджуваного розчину. При їх змішуванні протікає хімічна реакція. Точка еквівалентності - момент, коли титранта точно вистачає, щоб повністю завершити реакцію, - фіксується з допомогою індикатора. Далі, знаючи концентрацію і об'єм доданого розчину титранта, обчислюється кислотність розчину.
Вплив температури на значення pH 0,001 моль/Л HCl при 20 °с має рн=3, при 30 °C pH=3 0,001 моль/Л NaOH при 20 °с має рн=11,73, при 30 °C pH=10,83
Вплив температури на значення pH пояснюється різною дисоціацією іонів водню (H+) і не є помилкою експерименту.
Роль показника pH в хімії та біології
Кислотність середовища має важливе значення для безлічі хімічних процесів, і можливість протікання або результат тієї чи іншої реакції часто залежить від pH середовища. Для підтримки певного значення pH в реакційній системі при проведенні лабораторних досліджень або на виробництві застосовують буферні розчини, які дозволяють зберігати практично постійне значення pH при розведенні або при додаванні в розчин невеликих кількостей кислоти або лугу. Водневий показник pH широко використовується для характеристики кислотно-основних властивостей різних біологічних середовищ. Кислотність реакційної середовища особливе значення має для біохімічних реакцій, що протікають в живих системах. Концентрація в розчині іонів водню часто впливає на фізико-хімічні властивості і біологічну активність білків і нуклеїнових кислот, тому для нормального функціонування організму підтримання кислотно-основного гомеостазу є завданням виняткової важливості. Динамічне підтримання оптимального рн біологічних рідин досягається завдяки дії буферних систем організму.
Методи визначення водневого показника
Для визначення значення pH розчинів широко використовують кілька методик. Водневий показник можна приблизно оцінювати з допомогою індикаторів (лакмусових смужок), точно вимірювати pH-метром або визначати аналітично шляхом, проведенням кислотно-основного титрування.
Для грубої оцінки концентрації водневих іонів широко використовуються кислотно-основні індикатори — органічні речовини-барвники, колір яких залежить від pH середовища. До найбільш відомих індикаторів належать лакмус, фенолфталеїн, метиловий оранжевий (метилоранж) та інші. Індикатори здатні існувати в двох по-різному забарвлених формах - або в кислотній, або в основний. Зміна кольору кожного індикатора відбувається в своєму інтервалі кислотності, зазвичай становить 1-2 одиниці.
Для розширення робочого інтервалу вимірювання pH використовують так званий універсальний індикатор, який представляє собою суміш з кількох індикаторів. Універсальний індикатор послідовно змінює колір з червоного через жовтий, зелений, синій до фіолетового при переході з кислої області в лужну. Визначення pH індикаторним методом утруднена для каламутних або забарвлених розчинів.
Використання спеціальних приладів рн-метрів або pH моніторів дозволяє вимірювати рн в більш широкому діапазоні і більш точно (до 0,01 одиниці pH), ніж за допомогою індикаторів. Ионометрический метод визначення pH ґрунтується на вимірюванні милливольтметром-ионометром ЕРС гальванічного ланцюга, що включає спеціальний скляний електрод, потенціал якого залежить від концентрації іонів H+ у навколишньому розчині. Спосіб відрізняється зручністю і високою точністю, особливо після калібрування індикаторного електрода в обраному діапазоні рН, дозволяє вимірювати pH непрозорих і кольорових розчинів і тому широко використовується.
Аналітичний об'ємний метод - кислотно-основне титрування - також дає точні результати визначення кислотності розчинів. Розчин відомої концентрації (титрант) по краплях додається до досліджуваного розчину. При їх змішуванні протікає хімічна реакція. Точка еквівалентності - момент, коли титранта точно вистачає, щоб повністю завершити реакцію, - фіксується з допомогою індикатора. Далі, знаючи концентрацію і об'єм доданого розчину титранта, обчислюється кислотність розчину.
Вплив температури на значення pH 0,001 моль/Л HCl при 20 °с має рн=3, при 30 °C pH=3 0,001 моль/Л NaOH при 20 °с має рн=11,73, при 30 °C pH=10,83
Вплив температури на значення pH пояснюється різною дисоціацією іонів водню (H+) і не є помилкою експерименту.
Роль показника pH в хімії та біології
Кислотність середовища має важливе значення для безлічі хімічних процесів, і можливість протікання або результат тієї чи іншої реакції часто залежить від pH середовища. Для підтримки певного значення pH в реакційній системі при проведенні лабораторних досліджень або на виробництві застосовують буферні розчини, які дозволяють зберігати практично постійне значення pH при розведенні або при додаванні в розчин невеликих кількостей кислоти або лугу. Водневий показник pH широко використовується для характеристики кислотно-основних властивостей різних біологічних середовищ. Кислотність реакційної середовища особливе значення має для біохімічних реакцій, що протікають в живих системах. Концентрація в розчині іонів водню часто впливає на фізико-хімічні властивості і біологічну активність білків і нуклеїнових кислот, тому для нормального функціонування організму підтримання кислотно-основного гомеостазу є завданням виняткової важливості. Динамічне підтримання оптимального рн біологічних рідин досягається завдяки дії буферних систем організму.
Інші статті
