§11. Колориметрический метод измерения рН

Из вышеизложенного следует, что величина рН имеет боль­шое значение и для медицинской практики, и для медико-биологических исследований. В настоящее время применяются два метода измерения рН — потенциометрический и колори­метрический. Первый метод является наиболее точным, хотя и более сложным. Колориметрический метод более прост, но менее точен.

В общем случае колориметрией называется метод анализа, основанный на измерении поглощения растворами света в ви-JpMOH части^-спектра.

В колориметрии используют химические реагенты, обра­зующие окрашенные растворы с определяемым веществом. При этом ^сравнивают окраску или интенсивность окраски исследуемого раствора со стандартным раствором того же веществ! с "тем же реагентом.

Интенсивность окраски раствора находится в прямой за­висимости от концентрации растворенного окрашенного веще­ства и толщины слоя раствора. Эта зависимость выражается основным законом колориметрии —законом Бугера —Лам­берта — Бера:

/ = I₀e-^ECl, (11.56)

где / — интенсивность светового потока, прошедшего через раствор; I₀—интенсивность падающего светового потока; е — основание натурального логарифма; є—коэффициент мо­лярного поглощения; С — концентрация раствора: / — 1шйщна~слок~раствора.

Приведенное уравнение можно преобразовать:

D = In у⁰ = єС/. (11.57)

Величина D называется оптической плотностью. Как следует из уравнения, эта величина пропорциональна кон­центрации и толщине слоя раствора. Молярные коэффициенты поглощения для исследуемого и стандартного растворов оди­наковы.

Таким образом, если оптические плотности исследуемого и стандартного растворов равны при равных значениях /, то концентрация исследуемого раствора равна концентрации стандарта, т. е. если D_HC = D_CT, то С_Ис= С_ст.

Прід колориметрическом определении рН применяются реагенты-индикаторы, окраска и интенсивность окраски ко­торых зависят от рН среды.

Существуют два колориметрических метода определения концентрации ионов водорода — буферный и безбуферный. ( !Наиболее распространенным методом является метод Миха-элиса, основанный на применении стандартов, полученных ^G одноцветными индикаторами группы нитрофенола в раство­рах с различными значениями рН. По методу Михаэлиса можно определять рН растворов в диапазоне 2,8—8,4, Для выбора индикатора из ряда нитрофенолов производят предва­ретельную приближенную оценку рН раствора с помощью универсального индикатора.

sj Буферный колориметрический метод определения рН ос­нован на сравнении окраски индикатора в исследуемом раст­воре со шкалой, получаемой прибавлением выбранного инди­катора к ряду буферных растворов с различными значениями рН.

Точность колориметрического метода невелика—0,2 еди­ницы рН. Он пригоден только для анализа неокргшенных растворов, причем применять его необходимо только с учетом возможных ошибок. Неточности этого метода могут быть свя­заны с солевыми, белковыми, индикаторными и другими ошиб­ками.

Солевая ошибка состоит во влиянии большого количества ионов солей на диссоциацию индикатора, белкоЕая —связа­на с возможным взаимодействием ионогенных групп белков с индикатором или с адсорбцией индикаторов белками.

Сами индикаторы являются слабыми кислотами или основа­ниями, поэтому они в какой-то мере изменяют концентрацию ионов водорода в исследуемом растворе.

Интенсивность окраски растворов можно измерять визу-альным и фотоколориметрическим методами. Визуальные ме­тоды в значительной степени субъективны, так как сравнение окраски растворов проводят невооруженным глазом. Приборы, предназначенные для измерения интенсивности окраски визу­альным методом, называются колориметрами.

Для проведения массовых анализов удобно пользоваться фотоэлектроколориметрами, в которых интенсивность окрас­ки растворов определяется с помощью фотоэлементов, преобра­зующих световую энергию в электрическую.

Кислотно-основные индикаторы — сложные органические соединения, изменяющие свою окраску в растворах в зависи­мости от рН среды. Окраска индикаторов обусловлена нали­чием в их молекуле хромофорных групп, Согласно ионной теории индикаторов, они представляют собой либо слабые кислоты (H Ind), либо слабые основания (IndOH), у которых недиссо-циированные молекулы и ионы имеют различную окраску. На­пример, для лакмуса

H Ind UH⁺+ Ind-,