1.1.1 Буферный метод

Буферный метод основан на сравнении неизвестного раствора с серией стандартных буферных растворов с постепенно возрастающим значениями pH. К каждому из буферных растворов добавляют несколько капель соответствующего индикатора. Используются такие классы индикаторов, как фталеиновые , сульфофталеиновые индикатори и азоиндикаторы [2]. Таким образом, используя несколько индикаторов с различными точками переход, получают цветовую шкалу. Затем такое же количество индикатора добавляют к исследуемому раствору и сравнивают его окраску с окраской стандартных растворов в специальном штативе (рис 2). Совпадение окраски свидетельствует о совпадении pH исследуемого раствора и pH стандарта.

Рис.2. Штатив для сравнения.

1.1.2 Безбуферный метод

Сущность безбуферного определения рН – метод Михаэлиса заключается в использовании стандартных рядов, полученных с одноцветными индикаторами группы нитрофенола в 0,001 н растворе NaOH, свойства которых приведены в табл. 1.

Применение указанных индикаторов позволяет исследовать растворы, рН которых колеблется от 2,8 до 8,4 , т.е. в пределах, в которые обычно указываются встречающиеся на практике растворы.

Нитрофеноловые индикаторы представляют собой слабые кислоты, диссоциирующие по схеме: HInd ⇌ H⁺ + Ind^-

Зависимость степени диссоциации этих индикаторов от реакции среды выражается формулой:

(5)

Или: (6)

Примем общую концентрацию индикатора в растворе равной 1, а концентрацию [Ind^-] равной a. Тогда концентрация недиссоциированных молекул [HInd]=1-a.

После подстановки получи: (7)

Взяв отрицательные логарифмы, получим : pH = pK + lg (8)

С помощью этой формулы можно вычислить рН раствора, если известно, какая часть находящегося в растворе индикатора диссоциирована на ионы[3].

1.1.3 Недостатки колориметрических методов.

Колориметрические методы имеют ряд недостатков. При таких методах всегда необходим эталон или серия эталонов. Кроме того, визуально невозможно сравнить интенсивность в присутствии другого окрашенного вещества в растворе. Наконец, глаз человека не столь чувствителен к небольшим изменениям оптической плотности, как фотоэлектрические устройства; вследствие этого невозможно обнаружить разницу в концентрации менее примерно 5% [2].

При колориметрических определение рН нужно учитывать следующие возможные источники ошибок, с которыми надо считаться и при выборе индикатора.

Влияние посторонних солей приводит к большому искажению результатов, т.к. в присутствии многих нейтральных солей и белков меняется область перехода окраски индикатора. Солевая ошибка обусловлена высокой концентрацией солей в исследуемом растворе, изменяющей растворимость и степень диссоциации индикатора.

Влияние буферной ёмкости раствора. Индикаторы, применяемые для определения рН растворов, сами являются кислотами или основаниями, и если исследуемый раствор имеет малую буферную емкость, то индикатор может сильно изменить его рН.

Многие белковые вещества оказывают сильное влияние на индикаторы, делая определение рН в их присутствии невозможным. Влияние белковых веществ специфично зависит от характера присутствующего белка, так и от индикатора. Поэтому в присутствии белков нельзя полагаться на результаты колориметрического определения рН и надо проверять их электрометрическим способом.

Сильно изменяется цвет индикатора при неизменном рН, если к раствору прибавить какой-нибудь неводный растворитель: спирты, ацетон [1].

Большие искажения результатов получаются при изменении температуры. С изменением температуры изменяется как константа диссоциации индикатора, так и значение рН стандартных растворов.

Несмотря на эти ограничения, колориметрические методы находят применение для серийных анализов, если требование к точности не слишком велики.