Методы практической биохимии - Уильямс Б.
Скачать (прямая ссылка):
7.4.2. рН-индикаторы
Точное измерение pH обычно проводят с помощью стеклянного электрода, однако в некоторых случаях, например при кислотноосновном титровании, можно применять рН-индикаторы.
222 Часть III. Аналитические методы
Индикаторы представляют собой слабые кислоты или основания, у которых диссоциированная и недиссоциированная формы имеют разную окраску. В большинстве случаев окрашены обе формы (так, бромкрезоловый зеленый меняет окраску с желтой на синюю при защелачивании раствора), однако, например, раствор фенолфталеина при pH ниже 8,3 бесцветен, а при добавлении щелочи становится малиновым. Изменение окраски каждого индикатора происходит в узком диапазоне pH, в пределах двух единиц pH, В этом диапазоне окраска раствора промежуточная между окрасками диссоциированной и недиссоциированной форм. Диссоциацию рН-индикатора, являющегося слабой кислотой,-а можно описать следующим уравнением:
Н1п Н+ + In- ; К1п =1.
(Цвета) (Цвет б) [Н1п]
Добавление кислоты подавляет ионизацию (реакция сдвигается влево), а добавление щелочи, равносильное удалению протона, сдвигает реакцию вправо. К этой системе применимо уравнение Гендер-сона—Хассельбальха (разд. 1.2.3)
РН = рК,„+18-|щ.
где p/Cin = —lg/Cin-
Если, к примеру, pH исследуемого раствора равно 4, нужно применять индикатор с р/Сщ около 4, так как при этом значении pH в растворе будет содержаться одинаковое количество диссоциированной и недиссоциированной форм, что обусловит промежуточную окраску индикатора.
Для титрования сильной кислоты и сильной щелочи требуется один из индикаторов, меняющих окраску в пределах pH от 5 до 9, так как одной капли титрующего раствора оказывается достаточно, чтобы вызвать изменение pH такого порядка. Следовательно, набор индикаторов, пригодных для данного случая, достаточно широк. При титровании слабой кислоты сильной щелочью конечная точка титрования лежит при pH около 8, и для ее определения подходит такой индикатор, как фенолфталеин. Конечная точка титрования сильной кислоты слабой щелочью сдвинута в кислую сторону, и подходящим для такого случая индикатором является метилоранж. Когда и кислота и щелочь слабые, конечная точка титрования соответствует pH 7, но она трудно уловима, и ее определение лучше проводить с помощью рН-метра.
В табл. 7.1 дается список наиболее распространенных индикаторов и перечень их свойств. Всего существует несколько сотен рН-индикаторов, но не все они надежны.
Неизвестное значение pH раствора определяют, сравнивая окраску смеси индикатор—раствор с окраской соответствующего
Гл. 7. Потенциометрия, электрометрия и полярография 223
Таблица 7.1
рН-мнднкаторы
Индикатор Область pH Цвет Цвет в щелочи
в кислоте
Тимоловый синий (кислый) . . . 1,2---2,8 Красный Желтый
Метилоранж .......... 3,1-4,4 Красный Желтый
Бромкрезоловый зеленый . . . .' 3,8---5,4 Желтый Синий
Метиловый красный....... 4,3---6,3 Красный Желтый
Лакмус ............. 5,0---8,0 Красный Синий
Бромкрезоловый фиолетовый . . . 5,2---6,8 Желтый Фиолетовый
Бромтимоловый синий ...... 6,0---7,6 Желтый Синий
Нейтральный красный...... 6,8---8,0 Красный Оранжевый
Феноловый красный ....... 6,8---8,4 Красный
Крезоловый красный (основание) 7,2---8,8 Желтый Красный
Тимоловый синий (основание) . . 8,0---9,6 Желтый Синий
Фенолфталеин ......... 8,2---10,0 Бесцветный Красный
контроля. Для этой цели используют различные окрашенные стекла, цветные таблицы или серии стандартных буферов с индикаторами. Для обеспечения достаточной точности определения pH с помощью индикаторов необходимо предпринять ряд мер. Концентрация индикатора, например, должна быть как можно более низкой, так как диссоциация слабой кислоты или слабого основания, каковыми являются индикаторы, может сама по себе привести к изменению pH. Эту погрешность можно уменьшить, снижая концентрацию индикатора; при этом чем интенсивнее присущая ему окраска, тем меньше может быть концентрация. Для определения pH без-буферного раствора вместо индикаторов нужно пользоваться стеклянным электродом.
К сожалению, видимая окраска индикатора меняется в зависимости от условий определения, например температуры или ионной силы растворов. Для некоторых красителей характерен дихроизм; бромкрезоловый фиолетовый кажется фиолетовым в разбавленном растворе, но в толще раствора или при повышении концентрации выглядит красным. Интенсивность окраски может зависеть от присутствия спирта, причем в одних случаях чувствительность метода повышается, а в других — снижается.
В ряде случаев метод измерения pH с помощью красителей непригоден. Таким способом, например, очень трудно измерить pH ярко окрашенных растворов. Совершенно очевидно также, что если между индикатором и исследуемым раствором идет химическая реакция, для измерения pH последнего необходимо пользоваться стеклянным электродом. Исследование белковых растворов также лучше проводить с помощью стеклянного электрода, потому что индикатор взаимодействует со многими заряженными группами
