Визначення концентрації іонів водню (pH)

Визначення кислотності води (тобто концентрації іонів водню) має велике значення для вивчення хімічних процесів, що проходять у природних водах. Концентрація іонів водню у нейтральному водному середовищі дорівнює 10 ^-7 г-іон/л; у лужному вона менша, а у кислому - більша за 10 ^-7 г-іон/л.

Звичайно реакцію середовища визначають через показник ступеню концентрації іонів водню, взятий з від‘ємним знаком, та позначають символом pH.

pH = - lg [H⁺]

Таким чином, значення pH<7 відповідає кислій реакції середовища, а pH>7 позначає лужне середовище.

Переважна більшість природних вод мають pH від 6 до 8. Кислішу реакцію (pH = 5,0 - 5,5) мають ультрапрісні підземні води та деякі вуглекислі мінеральні води. Ще меншу pH (4,5 - 4,0) мають болотяні води. Сильнокислими властивостями (pH = 3,0 - 1,0) відзначаються шахтні води, кислотність яких обумовлена присутністю вільної сірчаної кислоти, яка утворюється при окисленні сульфідних рудних родовищ та природної сірки, а також фумарольні води, пов‘язані з вулканічною діяльністю. Лужний характер (pH до 9) мають води відкритих мілких водоймищ улітку, коли йде поглинання вуглецевого газу з води рослинністю при фотосинтезі. Ще більш високе значення pH (10-11) може бути у воді содових озер та деяких термальних джерел.

Для визначення pH водних розчинів використовують колориметричний та електрометричний методи.

К олориметричний метод визначення pH

Колориметричний метод заснований на здатності індикаторів змінювати свій колір у залежності від концентрації визначаємих іонів. Метод застосовується тільки у польовому аналізі, тому що має недостатню чутливість.

Необхідні хімічні реактиви та обладнання:

універсальний індикатор (суміш бромтимолового синього та метилового червоного);

колориметричні пробірки 2 шт.;

колорометрична шкала для визначення рН.

Х і д а н а л і з у. У дві колориметричні пробірки наливають досліджувану воду до позначки "5мл". У одну з пробірок додають 2 краплі універсального індикатору (суміш бромтимолового синього та метилового червоного), перемішують та колориметрують, тобто роздивляються пробірки зверху. Поверх пробірки без індикатору накладають забарвлену прозору плівку. Співпадіння відтінку кольору на плівці та у пробірці з індикатором вказує на значення pH, яке позначено на плівці.

Електрометричний метод визначення pH

Електричний метод визначення pH заснований на використанні приладу (pH-метр), який має два електроди (один скляний, чутливий до вмісту іонів водню, другий - електрод порівняння, що утворює з першим електродну пару). Електрорушійна сила (е.р.с.) концентраційного електричного кола відображається на шкалі приладу у одиницях pH з точністю до 0,02 pH. Електричний метод дозволяє визначити реакцію середовища дуже точно та в будь-яких водах (каламутних, забарвлених інш).

Необхідні хімічні реактиви та обладнання:

прилад-pH-метр;

дистильована вода;

фільтрувальний папір

Х і д а н а л і з у. Досліджувану воду наливають у чисту та суху скляночку. Промивають електроди дистильованою водою з промивалки та обсушують їх фільтрувальним папером, не торкаючись електродів пальцями. Занурюють електроди у досліджувану воду.

Коли стрілка на шкалі приладу зупиниться, проводять відлік приблизного pH по нижній шкалі приладу. Далі ручку перемикача границь вимірювання встановлюють так, щоб приблизне значення pH входило в цей інтервал. Після зупинки стрілки записують точне значення pH розчину, користуючись верхньою шкалою приладу.