9.3. ИЗМЕРЕНИЕ КИСЛОТНОСТИ С ПОМОЩЬЮ ИНДИКАТОРОВ

Кислотно-основным индикатором называют вещество для которого в некоторой доступной области спектра светопоглощение сопряженной кислоты значительно отличается от светопоглощения сопряженного основания. Первоначально термин «индикатор» использовали только для таких веществ, которые обладали видимыми глазу различиями в интенсивности или характере окраски кислой и основной форм. Однако при современном состоянии, техники эксперимента нет смысла ни в этом ограничении, ни в сужении понятия индикатора до такой степени, что оно связывалось бы лишь с абсорбционной спектрофотометрией. Для эффективных измерений с помощью индикаторов необходимо, чтобы интенсивность светопоглощения или другого измеряемого свойства была достаточно релика. Тогда измерения могут быть выполнены при малых концентрациях индикатора, которые практически не оказывают влияния на кислотность исследуемого раствора

Зная интенсивность светопоглощения, можно вычислить величину I — отношение концентрации кислой формы индикатора к концентрации его основной формы. Константу кислотно-основного равновесия индикатора можно записать как

где а — активности водородных ионов, основной формы В и кислой формы А. равна пределу

в стандартном растворителе где, согласно определению, для всех рассматриваемых веществ Так как концентрации малы, могут быть приняты равными единице в любом растворителе. Тогда из уравнения (6) следует, что

где стандартные активности (разд. 2.10) двух форм индикатора, рассматриваемых в качестве единственных растворенных веществ.

Если к отдельным частям хорошо забуференного раствора добавлены малые концентрации двух индикаторов , то

где индикаторная константа в данной рассматриваемой среде, равная

Поэтому оказывается возможным определить отношение констант для любых двух индикаторов в любой среде,

где для обоих можно измерить В общем случае это отношение является функцией среды, так как от среды зависит отношение Возьмем крайний случай: воду в качестве стандартного растворителя и два индикатора, имеющих одинаковые значения но основной формой X будет электронейтральная молекула производного анилина, а основной формой отрицательно заряженный замещенный фенолят-ион. Тогда в разбавленном водном растворе равно 1, а в разбавленном спиртовом растворе приблизительно

При измерениях в одном растворителе постоянны, и

где ион лиония, т. е. сопряженная кислота растворителя. С этим и толькос этим ограничением определение I и знание величины дают возможность определить кислотность раствора, которая не будет зависеть от использованного индикатора.