Выполнения работы.

Большинство реакций, применяемых в анализе, протекают в водных растворах. Вода относится к слабым электролитам и, хотя в незначительной степени, но подвергается ионизации:

H₂O ↔ H⁺ + OH⁻

Процесс ионизации воды характеризуется константой ионизации (диссоциации):

[H⁺]·[OH⁻] / [H₂O] = K(H₂O) (1)

Преобразуем это уравнение:

[H⁺] · [OH⁻] = K(H₂O) · [H₂O] (2)

В приведенном уравнении [H₂O] (при постоянной температуре) можно считать практически постоянной. Следовательно, правая часть уравнения (2), а значит, и произведение [H⁺] · [OH⁻] – величина постоянная. Её называют ионным произведением воды и обозначают Kw:

Kw: = [H⁺] · [OH⁻] (3)

При температуре 25 ⁰С в чистой воде [H⁺] = [OH⁻] = 10^-7моль/л, следовательно Kw = 10^-7·10^-7 = 10^-14. При повышении температуры Kw быстро увеличивается. Смысл уравнения (3) заключается в следующем: как бы, не изменялась, концентрация ионов H⁺ и OH⁻, их произведение [H⁺] · [OH⁻] в любом водном растворе сохраняет постоянное значение равное 10^-14 при 25 ⁰С.

Вместо концентрации [H⁺] удобнее пользоваться отрицательным десятичным логарифмом из этой величины – водородным показателем (рН).

pH = −ℓg[H⁺] (4)

Кроме водородного показателя (рН) при расчетах широко используют и гидроксильный показатель (рОН) и прологарифмированный показатель ионного произведения воды:

рОН = −ℓg[ОH⁻],

рКw = −ℓgКw,

рКw = рН + рОН.

В кислых растворах рН < 7, в щелочных растворах рН > 7, в нейтральных растворах рН = 7.

Индикаторами называются органические соединения, резко меняющие цвет в зависимости от концентрации катионов водорода (рН) раствора.

Различают кислотно-основные индикаторы двухцветные и одноцветные.

Двухцветными индикаторами являются лакмус, у которого в кислой среде красный цвет, а в щелочной – синий и метиловый оранжевый, красный цвет которого показывает, что среда кислая, а желтый цвет - щелочная. Одноцветным индикатором является фенолфталеин, бесцветный в кислой и нейтральной среде и окрашивающийся в щелочной среде в малиновый цвет.

Кислотно-основные индикаторы можно рассматривать как слабые кислоты или основания, различие окрасок которых зависит от молекулярного или ионного состояния.

Рассмотрим принцип действия индикатора на примере метилоранжа. Как слабую кислоту его можно представить в виде HInd, диссоциация которой протекает по схеме:

Недиссоциированные молекулы HInd окрашены в красный цвет, а ионы Ind⁻ в желтый цвет. Если концентрацию водородных ионов увеличить, то равновесие сдвигается влево, окраска становится красной. Если концентрация водородных ионов уменьшается, то увеличивается концентрация ионной формы индикатора, т.е. равновесие смещается в сторону образования ионов Jnd^-, окрашенных в желтый цвет.

Интервал между двумя значениями рН, в пределах которого существуют молекулярная и ионная форма индикатора называется интервалом перехода индикатора. Пользуясь определенными индикаторами, можно определить рН раствора – реакцию среды - кислая, слабокислая, щелочная, слабощелочная или нейтральная.

 

Вопросы к защите работы

1. Дать определение рН.

2. Какие значения рН в различных средах.

3. Область перехода, какого из исследованных индикаторов находится ближе всего к нейтральной среде?

Ø Учебная литература: /3/, с.91-94; /6/, с.79-83.