Водородный показатель. Буферные растворы.

Опыт 1. Приближенное определение рН в водных растворах при помощи индикатора.

а) Окраска некоторых кислотно-основных индикаторов в различных средах

Выполнение работы. Определить окраску кислотной и щелочной форм наиболее часто применяемых кислотно-основных индикаторов: метилового оранжевого, метилового красного, лакмуса и фенолфталеина. Наблюдения провести в сильнокислой и сильнощелочной среде, чтобы в первом случае рН был заведомо ниже, а во втором – заведомо выше области перехода указанных индикаторов. Для чего в четыре пронумерованные пробирки внести по 4 капли 0,1 н раствора хлороводородной (соляной) кислоты, а в другие четыре пробирки с теми же номерами по 4 капли 0,1 н раствора гидроксида натрия. Пробирки в штативе поставить в два ряда таким образом, чтобы в одном ряду стояли только пробирки с кислотой, а в другом – пробирки со щелочью. После этого в обе пробирки №1 добавить по 1 капле индикатора метилового оранжевого, в пробирки №2 – метилового красного, в пробирки №3 – лакмуса, в пробирки №4 – фенолфталеина.

Запись данных опыта. Наблюдения по цвету кислотной и щелочной форм индикаторов записать по прилагаемой ниже схеме, где уже указаны интервалы рН областей перехода каждого индикатора и цвет его в этой области.

 

Индикатор	рН области перехода	Цвет индикатора
№ проб.	Кислотной формы	В области перехода	№ проб.	Щелочной формы
Метиловый оранжевый	3,1 – 4,4	HCl		Оранжевый	NaОН
Метиловый красный	4,4 – 6,2	HCl		Оранжевый	NaОН
Лакмус	5,0 – 8,0	HCl		Фиолетовый	NaОН
Фенол- фталеин	8,2 – 10	HCl		Розовый	NaОН

 

 

Область перехода, какого из исследованных индикаторов находится ближе всего к нейтральной среде? Какие индикаторы имеют область перехода в кислой среде? В щелочной? Вычислить водородный показатель (рН) 0,002 н раствора хлороводородной кислоты (HCl) и 0,01 н раствора гидроксида натрия (NaOH).

Опыт 2. Определение водородного показателя (рН) в водном растворе соли с помощью универсального индикатора.

Для приближенного определения рН удобно пользоваться так называемыми универсальными индикаторами, представляющими собой смеси нескольких индикаторов, изменяющими свой цвет в водных растворах различных веществ в широком диапазоне рН. Бумага, пропитанная универсальным индикатором, и высушенная, называется универсальной индикаторной бумагой. К пачке такой бумаги прилагается цветная шкала, показывающая, какой цвет принимает индикаторная бумага (значение рН) при нанесении на неё 1 капли исследуемого раствора. Универсальные индикаторы применяют и в виде растворов. В этом случае готовится серия эталонов в герметически закрытых сосудах с указанием на каждом из них рН, соответствующего цвету эталона – раствора.

Выполнение работы. Получить у преподавателя раствор, водородный показатель (рН) которого требуется определить. При помощи пипетки нанести 1 каплю исследуемого раствора на универсальную индикаторную бумагу. Сравнить окраску пятна, образовавшегося на бумаге, с цветной шкалой и выбрать оттенок, наиболее близкий к цвету полученного пятна. На цветной шкале, приводятся цвета, соответствующие целым значениям рН, поэтому в случае необходимости можно по промежуточной окраске пятна ориентировочно оценить десятые доли рН. Сделать вывод о рН исследуемого раствора и указать реакцию среды. Проверить правильность своего вывода у преподавателя.

Опыт 3. Буферные растворы.

В лабораторной практике и в ряде технологических процессов возникает необходимость применения растворов, в которых водородный показатель (рН) практически не меняется, как при их разбавлении растворителем (водой), так и при добавлении к ним небольших количеств сильных кислот или оснований (щелочей). Такие растворы существуют, и они получили название буферных растворов или буферных смесей.

Наиболее часто применяемые буферные растворы представляют собой смесь слабой кислоты с солью, образованной этой кислотой и сильным основанием, например: (CH₃COOH + CH₃COONa) – ацетатная буферная смесь или смесь слабого основания с солью, образованной этим основанием и сильной кислотой, например: (NH₄OH + NH₄Cl) – аммонийная буферная смесь.

Буферные растворы слабых кислот имеют рН<7, в буферных растворах слабых оснований рН>7.

Выполнение работы. Приготовить ацетатный буферный раствор (CH₃COOH + CH₃COONa), для чего поместить в небольшой стаканчик по 5 мл 0,1М растворов уксусной кислоты и ацетата натрия, полученный раствор перемешать стеклянной палочкой. В другом стаканчике приготовить таким же образом аммонийную буферную смесь (NH₄OH + NH₄Cl) из 0,1 М растворов аммиака и хлорида аммония.

Определить рН приготовленных растворов с помощью универсального индикатора (см. опыт 2).

Запись данных опыта. Записать способ приготовления буферных смесей и экспериментально установленные в них значения рН.