Қышқылдар, негіздер мен тұздардың ерітінділеріндегі рН анықтау: теория және есептеу әдістері

Орындаған: Бакирова Бибігүл

Тақырыбы: Қышқылдар, негіздер мен тұздар ерітіндісіндегі рН анықтау

Бұл түсінікті ғылымға 1909 жылы дат химигі Серенсен енгізген болатын. Көрсеткіш латынның potentia hydrogeni - сутектік күш және pondus hydrogeni - сутегі салмағы деген сөздерінің алғашқы әріптерінен құралған pH.

Ферментация реакциясын зерттей отырып, Соренсен сутегі иондарының концентрациясын электрометриялық және колориметриялық әдістермен анықтаудың стандартты әдістерін жасады. Оған рН метрлерін және химиялық рН көрсеткіштерін калибрлеу үшін стандартты буферлік ерітінділер ұсынылды, рН-ның ферменттер белсенділігіне әсері зерттелді. Соренсен қышқылдықты өлшеу үшін электрохимиялық электродтарды алғашқылардың бірі болып қолданды. Ол екі электродты қолданды: біреуі - сутегі ағынына орналастырылған платина, екіншісі - каломель. Бұл әдіс дәл нәтиже берді, бірақ жабдықтың күрделілігі оны тәжірибеге енгізуге кедергі келтірді.

Эндоскопиялық және қысқа мерзімді интрагастралық рН өлшеу үшін зондпен толтырылған ацентогастрометр микропроцессоры. Бұл қышқылға тәуелді асқазан-ішек патологияларын анықтауға және дәрі-дәрмек терапиясын жеке таңдауға мүмкіндік береді.

Соренсен өзінің зерттеуін 1909 жылы Германия мен Францияда бір уақытта екі мақалада жариялады. Бұл жерде ол бірінші рет сутектік көрсеткішті pH таңбасымен көрсетті, мұндағы p - неміс тілінен аударғандағы Potenz және puissance француз тілінен аударылған сөздердің алғашқы әріптері алынған, ал бұл ағылшын тілінде power немесе potency, орысша - показатель. Сәйкесінше puissance d’Hydrogen, power of Hydrogen, potency of Hydrogen, pondus hydrogenii осындай сөз тіркестері ретінде қолданылады. Келешекте типографиялық жиынтығын жеңілдету үшін pH таңбасы рН-ға ауыстырылды.

рН = − lg [H+] ; рОН = − lg [ОH-] .

Мысалы, егер [H+] = 10-3моль/л болса, рН= 3; егер [H+] = 10-10моль/л болса, онда рН = 10 т. с. с., осылай болғандықтан нейтрал (бейтарап) ерітіндіде рН = 7 болады, қышқыл ерітіндіде рН < 7, ал сілтілі ерітіндіде рН > 7.

Сонда рН + рОН = 14 болады.

Ерітіндінің рН-ын білу химиялық зерттеу жұмыстарында, әр түрлі өндірістік процестерде, тірі организмдерде жүретін құбылыстарды түсіндіруде өте керек. Көпшілік жағдайларда рН-тің дәл мәнін емес, ерітіндінің реакциясы (ортасы) қандай, қышқыл не сілтілік пе - соны сапалық түрде білу жеткілікті, ол үшін индикатор деп аталатын арнаулы реактивтерді қолданады. Сонда индикаторлар сутегі не гидроксид иондары концентрациясына байланысты түстерін өзгертеді. Жиі қолданылатын индикаторлар: фенолфталеин, лакмус, метилоранж, метилқызыл.

Күшті қышқылдар ерітіндісіндегі сутегі иондарының концентрациясын олардың диссоциациялану теңдеуінен табуға болады. Күшті қышқылдың молярлы конценртациясы белгілі болса, мұндай электролиттерде диссоциация толық жүреді деп есептеп, иондар концентрациясын табады: рН = -lgaH+. Бұл формула бойынша есептеу үшін сутек иондарының активтілігі мен активтілік коэффициентін білу қажет. Ол үшін ерітіндінің иондық күшін есептейді.

1-мысал: Концентрациясы 0, 001 моль/л тұз қышқылының рН мәнін анықтаңыз.

Шешуі: диссоциациялану теңдеуінен иондардың молярлық концентрациясын есептейміз:

HCl ↔ H+ + Clˉ

C(Cl-) = 0, 001моль/л; С(H+) = С(Cl-) = 1 · 0, 001 = 0, 001моль/л

Ерітіндінің иондық күші: µ = 1/2(0, 001 ·12 + 0, 001 ·12) = 0, 001

Сутек иондарының активті коэффициенті мен активтілігі: ƒ (H+) = 0, 95

aH+ =ƒ ·С =0, 95 · 0, 001 = 0, 00095 моль/л

Ерітіндінің рН = -lgaH+; рН = -lg 0, 00095 = 3, 022

2-мысал: рН = 3, 8 тең болатын ерітіндідегі сутек пен гидроксид иондарының концентрацияларын анықтаңыз.

Шешуі: H+ -иондарының концентрациясын есептейміз: рН = -lg СH+, осыдан -lg СH+ = рН.

- lg СH+ = 3, 8

lg СH+ = -3, 8; CH+ = 103, 8 = 1 / 103, 8 = 1 / 103 . 100, 8 = 6, 3 . 10-4 моль/л;

ОН-иондарының концентрациясы: СH+ · СОН- = КН2О;

Күшті негіз ерітіндісі үшін рН және рОН төмендегі теңдеу бойынша байланысқан:

рН + рОН = 14

Негіз ерітіндісінің рН мәнін табу үшін алдымен рОН анықталады. Ол үшін негіздің диссоциациялану теңдеуінен ОН- концентрациясы есептеледі. Күшті негіздің молярлық концентрациясы белгілі болса, күшті электролит диссоциациясы толық жүреді деп есептеп, иондар концентрациясын табады. ОН-иондарының активтік коэффициентін анықтау үшін иондық емес күш ескеріледі.

6, 3