Оксредметрия - Захарьевский М.С.
Скачать (прямая ссылка):
ф=С+ті*й+арН (IL8)
Здесь ф°дД — кажущийся нормальный окислительный потенциал индикатора;
[Ох] и [Red] — определенные экспериментально концентрации окисленной и восстановленной форм индикатора.
В уравнение (II. 8) а~±т'-^- (где т принимает значения
О, 1, 2 и т. д.). Появление коэффициента а связано с тем, что окислительно-восстановительные индикаторы представляют собой кислоты и основания, способные к ступенчатой диссоциации. Уравнение (II. 8) является частным случаем уравнения (1.11), при условии, что п = 2. Величина а обычно меняется с изменением рН. Подробнее этот вопрос будет рассмотрен в главе IV при изложении применения оксредметрии для изучения протолитических равновесий.
Измерение концентраций окисленной и восстановленной форм индикатора может быть -проведено спектрофотометри-чсски, например, на спектрофотометре СФ-4. Такие измерения были получены даже в случае, когда одна из форм красителя присутствует в коллоидном состоянии [21, 22]. Эти измерения можно осуществить также на универсальном фотометре ФМ [23].
Рассмотрим зависимость между окислительным потенциалом и оптической плотностью раствора. Введем следующие обозначения:
Di. — оптическая плотность при длине волны Яг-; А.] и A2- длины волн на максимумах поглощения окисленной и восстановленной форм индикатора соответственно; К^х. Kx^ — молярный коэффициент поглощения на максимумах поглощения, соответственно для окисленной и восстановленной форм индикатора;
С = [Ox] -|~ [Red] — общая концентрация индикатора.
d — толщина слоя раствора (кюветы). Если определить на максимумах полос поглощения оптическую плотность отдельно для окисленной и восстановленной форм индикатора, то молярный коэффициент поглощения для каждой из форм может быть найден из уравнения закона Бугера—Бера при условии, что раствор содержит только одну из форм, т. е. C = [Ox] или C = [Red]:
Ъг-ъг (П'9)
С другой стороны, оптическая плотность раствора, содержащего обе формы индикатора на максимумах полос поглощения соответственно равна:
^,= {<ed[Red] + KOx[Ox]}d ^
. ¦. D12 = {K*d [Red] + К°х [Ox]} d (II. 10)
Из уравнений (II. 9 и II. 10) можно вычислить [Ox], [Red] и окислительный потенциал:
[Red]_ (K^dK°x-K°xfd)rf (IU1)
ft D, K?ed—D,K?cd Ф = Ф„'„д + - Ig ~^Ьг~^фг ¦ ("•13)
Зная при заданном рН величину ф°'1Д и определим величи-
T_rRed trRed ,/Ох тлОх
ны Кл., , 1\х2 , Ki1 . Ka, , можно по двум измерениям оптической ПЛОТНОСТИ вычислить окислительный потенциал раствора по формуле (П. 13).
ЗО
Для одноцветных индикаторов, у которых восстановленная форма бесцветна, достаточно одного измерения оптической плотности на максимуме поглощения. Для этого случая справедливы равенства
D = [Ox]K?4 D'= CK^d (11.14)
где С~ [Ox]-f-[Red]—общая концентрация индикатора;
D' — оптическая плотность полностью окисленного индикатора при его концентрации С.
Окислительный потенциал исследуемой системы определяется по уравнению:
Ф = Фиид+2- 'g D' —D (ПЛ5)
Недостатком колориметрических измерений является сравнительно узкий диапазон изменений потенциала, который можно измерить с помощью одного индикатора. Этот диапазон соответствует области перехода окислительно-восстановительного индикатора: (р°/ш + 30 (мв).
Необходимым условием определения окислительного потенциала колориметрическим методом является быстрое установление равновесия между индикатором и исследуемой системой. Поэтому в системах, в которых процессы окисления-, восстановления осуществляются с участием водорода или кислорода, измерение окислительных потенциалов следует производить в присутствии катализаторов, ускоряющих окислительно-восстановительную реакцию. Кроме того, необходимо, чтобы при измерениях потенциала систем типа (II), в которых процесс восстановления осуществляется водородом, окисленная форма индикатора достаточно быстро восстанавливалась. Аналогично для окислительно-восстановительных систем типа (III) измерения потенциала в принципе возможны только в случае, если восстановленная форма индикатора быстро окисляется кислородом. Это требует, в свою очередь, тщательного удаления примесного кислорода, концентрация которого должна быть меньше, чем равновесная концентрация кислорода, выделяемого в течение окислительно-восстановительной реакции.
ЛИТЕРАТУРА
1. W. М. Clark, Oxidation-reduction Potentials of Organic Systems, Baltimore, 1960.
2. L. F. Hewitt, Oxidation-reduction Potentials in Bacteriology and Biochemistry, Edinburgh, 1950.
3. Л. M и x а э л и с, Окислительно-восстановительные потенциалы и их физиологическое значение, ОНТИ, 1936,
4. P. В ю p м з e p, биологическое окисление и посстанппление, ОНТИ, 1935.
5. М. С. 3 а х а р ь е в с к и й, Микробиологии, 9, К72 (1910).
6. М. С. Захарьевский, Журн. микробпол. эп идем иол. и иммуно-биол., № 4, 111 (1941).
7. М. С. Захарьевский, Журн. микробпол. эпидемиол. и иммуно-биол., № 4—5, 78 (1944).
8. М. С. Захарьевский, К. М. Василенко, Уч. зап. ЛГУ, № 272, 48 (1959).