Цели изучения темы:
- предметные результаты: изучение понятий «электролитическая диссоциация», «степень электролитической диссоциации», «электролит», развитие знаний о водородном показателе, развитие навыков работы с веществами на основе соблюдения правил техники безопасности;
- метапредметные результаты: формирование навыков проведения эксперимента с использованием цифрового оборудования (получение экспериментальных данных), обработки и представления полученных результатов;
- личностные результаты: формирование навыков проведения учебного исследования на основе постановки лабораторного эксперимента.

Целесообразность использования проекта «рН и температура»
1. Работа над проектом способствует формированию интереса к изучению сложной для данного возраста (13-14 лет) теоретической темы «Теория электролитической диссоциации». В данном случае, определяя рН, ученики устанавливают зависимость степени диссоциации кислоты и температуры раствора. Работа с раствором соды носит пропедевтический характер в 8‑м классе и позволяет вернуться к результатам проекта в 9‑м классе (внеурочная деятельность), 11‑м классе (общий курс) при изучении гидролиза солей.
2. Доступность реактивов (лимонная кислота, пищевая сода) и оборудования (при отсутствии цифровых датчиков рН можно воспользоваться индикаторной бумагой) для исследования.
3. Надежность методики эксперимента обеспечивает беспрепятственный ход работы, гарантированный от срывов и методических неудач.
4. Безопасность проведения эксперимента.

Инструментальный раздел
Оборудование:
1) цифровой датчик pH или лабораторный pH-метр, лакмусовые бумажки или иной индикатор кислотности;
2) спиртовой термометр (от 0 до 50 0С) или цифровой датчик температуры;
3) лимонная кислота (1 чайная ложка);
4) питьевая сода (1 чайная ложка);
5) дистиллированная вода (300 мл);
6) емкость для водяной бани (алюминиевая или эмалированная кастрюля либо миска), можно охлаждать растворы струей холодной воды или снегом, а нагревать горячей водой;
7) химические стаканы с притертой крышкой емкостью 50-100 мл (3 шт.).

Занятие №1. Постановка проблемы
План занятия:
1. Обсуждение понятий «электролитическая диссоциация», «степень электролитической диссоциации», «электролит».
2. Постановка проблемы. Планирование инструментального эксперимента.

Содержание деятельности
Деятельность учителя
1. Организует обсуждение понятий «электролитическая диссоциация», «степень электролитической диссоциации», «электролит». Вопросы:
- Какие бывают электролиты?
- Что такое степень электролитической диссоциации?
- Какова форма записи уравнения диссоциации сильных (на примере серной кислоты, сульфата алюминия) и слабых электролитов (на примере уксусной кислоты)?
- Как влияет на степень диссоциации концентрация раствора?
Ответ можно обсудить на примере разбавленного и концентрированного растворов уксусной кислоты. При наличии возможности для определения электропроводности можно продемонстрировать разную электропроводность уксусной эссенции и столового уксуса

Воспринимают новую информацию по теме Развитие представлений о степени диссоциации, которые сформированы на уроках химии Познавательная

Оценивают полноту понимания темы Умение анализировать понимание вопроса Регулятивная

Деятельность учителя
2. Организует планирование и подготовку проведения инструментального эксперимента:
- знакомство с информацией проекта «рН и температура»;
- обсуждение цели проекта, гипотезы;
- организация рабочих групп (три группы);
- подготовка оборудования

Осуществляемые действия Формируемые способы деятельности Деятельность учащихся
Воспринимают информацию о правилах техники безопасности при работе с кислотами (лимонная кислота) Развитие понятия о необходимости соблюдения правил техники безопасности Познавательная
Уточняют то, что осталось непонятным Умение сформулировать вопрос по теме Коммуникативная
Оценивают полноту понимания методики работы над проектом Умение анализировать понимание вопроса Регулятивная

Занятие №2. Проведение эксперимента
План занятия:
1. Подготовка к работе цифровых датчиков рН и температуры.
2. Проведение исследования зависимости рН от температуры:
1‑я группа: измерение рН раствора лимонной кислоты при 10 0С, 25 0С, 40 0С;
2‑я группа: измерение рН раствора пищевой соды при 10  0С, 25 0С, 40 0С;
3‑я группа: измерение рН дистиллированной воды при 10 0С, 25 0С, 40 0С.
3. Первичный анализ полученных результатов. Заполнение анкет проекта GlobalLab.

Деятельность учителя
1. Организует рабочие места для каждой группы учащихся:
- поясняет, как охладить растворы, а потом постепенно нагревать их и делать замеры температуры и рН;
- отвечает на вопросы учащихся

Осуществляемые действия Формируемые способы деятельности Деятельность учащихся
Воспринимают информацию по методике работы Развитие представлений о работе цифровых датчиков Познавательная
Уточняют то, что осталось непонятным Умение сформулировать вопрос по теме Коммуникативная
Оценивают полноту понимания работы над проектом Умение анализировать понимание вопроса Регулятивная

Деятельность учителя
2. Организует работу учащихся в группах. Учитель контролирует ход работы в группах, отвечает на возможные вопросы учащихся, следит за заполнением таблицы результатов исследования на доске

Осуществляемые действия Формируемые способы деятельности Деятельность учащихся
1. Подключают цифровые датчики к ПК.
2. Готовят растворы:
1‑я группа - лимонной кислоты;
2‑я группа - пищевой соды;
3‑я группа - дистиллированная вода.
3. Охлаждают растворы и измеряют рН при 10 0С.
4. Постепенно нагревают растворы и измеряют рН при 25 0С и 40 0С.
5. Результаты измерений вносят в общую таблицу, которая начерчена на доске (удобно для обсуждения) Формирование навыков проведения инструментальных исследований Познавательная
Работают в группах Учебное сотрудничество в группах Коммуникативная
Работают над общей проблемой, оценивая темп и полноту проведенной работы Умение анализировать свои действия и корректировать их на основе совместной работы всего класса Регулятивная

Деятельность учителя
3. Организует первичный анализ результатов исследования. Организует работу учащихся по заполнению анкет проекта GlobalLab «рН и температура»

Осуществляемые действия Формируемые способы деятельности Деятельность учащихся
Знакомятся с результатами работы других групп Формирование представлений о зависимости рН от температуры Познавательная
Задают вопросы представителям других групп Учебное сотрудничество с одноклассниками. Развитие устной речи Коммуникативная
Анализируют результаты работы, заполняют анкету проекта Умение анализировать свои действия и представлять результаты своей работы Регулятивная

Занятие №3. Анализ и представление полученных результатов
Содержание деятельности
1. Представление результатов: выступления учащихся.
2. Обсуждение выводов, значимых для участников проектов с использованием цифровых датчиков рН.

Деятельность учителя
1. Организует выступления учащихся. Поддерживает выступающих. Делает заключение по работе над проектом, благодарит всех участников

Осуществляемые действия Формируемые способы деятельности Деятельность учащихся
Представляют результаты своей деятельности, слушают выступления одноклассников Формирование представлений о форме представления результатов проекта Познавательная
Принимают участие в обсуждении выступлений Учебное сотрудничество с одноклассниками. Развитие устной речи Коммуникативная
Анализируют результаты своей работы, комментируют высказывания одноклас­сников Умение анализировать результаты своей деятельности и работу других людей Регулятивная

Деятельность учителя
2. Организует обсуждение вопроса, который представлен в проекте «Как поведет себя рН раствора, если его охладить или подогреть? Почему ученые стараются проводить измерения pH при одной и той же температуре и какой вывод из этого необходимо сделать участникам проекта ГлобалЛаб?».
Организует обсуждение результатов, подтверждающих или опровергающих гипотезу проекта «При изменении температуры растворов меняется константа диссоциации растворенных кислот и щелочей и, следовательно, величина рН»

Осуществляемые действия Формируемые способы деятельности Деятельность учащихся
Обсуждают взаимосвязь рН раствора и температуры Развитие представлений о степени электролитической диссоциации Познавательная
Высказывают свои мысли по поводу гипотезы проекта и формулируют вывод Учебное сотрудничество с одноклассниками. Развитие устной речи Коммуникативная
Оценивают гипотезу проекта на основе полученных результатов Умение оценить гипотезу на основе уже полученных результатов и сформулировать вывод Регулятивная

240 мкмоль/мин

0,002 мкмоль

Молярная активность указывает, сколько молекул субстрата превращается од­ ной молекулой фермента за I минуту (молярную активность иногда обозначают как «число оборотов»), В табл. 2.5 приведена молярная активность некоторых ферментов.

Таблица 2.5. Молярная активность некоторых ферментов

	Л кги вн осгь.
Карбоангидраза С		(3-Галактозидаза
Л5-3-кетостероидизомераза		Фосфоглюкомутаза
Супероксиддисмутаза		Cyкцинатдегидрогеназа
Каталаза		Бифункциональный
(3-Амилаза
Фумараза

Так называемый бифункциональный фермент имеет наиболее низкую моляр­ ную активность среди известных. Однако это не означает, что его физиологичес­ кая роль тоже низка (подробнее об этом ферменте см. рис. 9.31).

Зависимость скорости ферментативной реакции от температуры, pH и времени инкубации

Зависимость скорости реакции от температуры. Скорость ферментативных ре­ акций, как и всяких других, зависит от температуры: при повышении температу­ ры на каждые 10 0C скорость увеличивается примерно вдвое (правило Вант-Гоф­ фа). Однако для ферментативных реакций это правило справедливо лишь в обла­ сти низких температур - до 50-60 °С. При более высоких температурах ускоряется денатурация фермента, что означает уменьшение его количества; со­ ответственно снижается и скорость реакции (рис. 2.17, г). При 80-90 0C большин­ ство ферментов денатурируется практически мгновенно. Количественное опреде­ ление ферментов рекомендуется проводить при 25 °С.

Зависимость скорости реакции от pH. Изменение pH приводит к измене­ нию степени ионизации ионогенных групп в активном центре, а это влияет на сродство субстрата к активному центру и на каталитический механизм. Кроме того, изменение ионизации белка (не только в области активного центра) вызы­ вает конформационные изменения молекулы фермента. Колоколообразная фор­ ма кривой (рис. 2.17, д) означает, что существует некоторое оптимальное состоя­ ние ионизации фермента, обеспечивающее наилучшее соединение с субстратом и катализ реакции. Оптимум pH для большинства ферментов лежит в пределах от 6 до 8. Однако есть и исключения: например, пепсин наиболее активен при pH 2. Количественное определение ферментов проводят при оптимальном для данно­ го фермента pH.

Зависимость скорости реакции от времени. По мере увеличения времени инкубации скорость реакции снижается (рис. 2.17, е). Это может происходить

вследствие уменьшения концентрации субстрата, увеличения скорости обратной реакции (в результате накопления продукта прямой реакции), ингибирования фермента продуктом реакции, денатурации фермента. При количественном оп­ ределении ферментов и кинетических исследованиях измеряют начальную ско­ рость реакции (скорость непосредственно после начала реакции). Время, в тече­ ние которого скорость с допустимым приближением можно считать начальной, для каждого фермента и для данных условий подбирается экспериментально, на основе графика, представленного на рис. 2.17, е. прямолинейный участок графи­ ка, начинающийся от отметки нулевого времени, соответствует интервалу време­ ни, в течение которого скорость реакции равна начальной скорости или близка к ней (на рисунке этот интервал отмечен пунктирной линией).

ИНГИБИТОРЫ ФЕРМЕНТОВ

Ингибиторами ферментов называют вещества, снижающие их активность. Наи­ больший интерес представляют ингибиторы, взаимодействующие с активным центром фермента. Такие ингибиторы чаще всего являются структурными анало­ гами субстрата и, следовательно, комплементарны активному центру фермента. Поэтому они подавляют активность только одного фермента или группы фермен­ тов с очень сходным устройством активного центра. Различают ингибиторы кон­ курентные и неконкурентные, обратимые и необратимые.

Малоновая кислота HOO C -CH2-COOH является структурным аналогом ян­ тарной кислоты, поэтому она может присоединяться к активному центру сукцинатдегидрогеназы (см. выше). Ho дегидрирование малоновой кислоты невозмож­ но. Если в реакционной смеси имеются одновременно и янтарная, и малоновая кислоты, то происходят следующие процессы:

E + S J ± E S « 2 E + P

Некоторые молекулы фермента оказываются занятыми ингибитором (I) и не участвуют в реакции превращения субстрата: следовательно, скорость образования продукта снижается. Если повышать концентрацию субстрата, то доля комплекса ES увеличивается, а комплекса EI уменьшается: субстрат и ингибитор конкурируют за активный центр фермента. Это пример конкурентного ингибирования. При до­ статочно высокой концентрации субстрата весь фермент будет в форме комплекса ES и скорость реакции будет максимальной, несмотря на присутствие ингибитора.

Некоторые ингибиторы образуют комплекс не со свободным ферментом, а с фермент-субстратным комплексом:

В этом случае повышение концентрации субстрата не уменьшает действие ин­ гибитора; такие ингибиторы называются неконкурентными.

В некоторых случаях ингибитор может подвергаться химическому превраще­ нию под действием фермента. Например, n-нитрофенилацетат гидролизуется протеолитическим ферментом химотрипсином; гидролиз происходит в две ста­ дии (рис. 2.18).

a O2 N-
E- О- С- CH, + Н,О - E- ОН+HO- С- CH3 +H0O

Рис. 2.18. Гидролиз л-нитрофенилацетата химотрипсином

Сначала ацетильный остаток присоединяется к гидроксильной группе остатка серина в активном центре фермента (реакция а), а затем происходит гидролиз ацетил-фермента (реакция б). Первая стадия протекает быстро, а вторая - очень медленно, поэтому даже при небольших концентрациях и-нитрофенилацетата значительная часть молекул фермента находится в ацетилированной форме, и скорость гидролиза природного субстрата (пептидов) снижается. Такие ингиби­ торы называют псевдосубстратами или плохими субстратами.

Иногда химическое превращение ингибитора в активном центре приводит к образованию промежуточного продукта, очень прочно, необратимо связанного с ферментом: такое явление называют суицидным катализом. Например, 3-хлора- цетолфосфат необратимо ингибирует триозофосфатизомеразу. Этот ингибитор является структурным аналогом диоксиацетонфосфата: он дехлорируется и нео­ братимо присоединяется к остатку глутаминовой кислоты в активном центре фер­

	мента (рис. 2.19).
				CH2 - O P O 3 H2

	C Th 2

Рис. 2.19. Необратимое ингибирование триозофосфатизомеразы

Ингибиторами могут быть не только аналоги субстратов, но и аналоги коферментов, способные занимать место настоящего кофермента, но не способные выполнять его функцию.

Взаимодействие фермента с ингибитором часто в такой же мере специфич­ но, как и взаимодействие с субстратом или коферментом. На этом основано

применение ингибиторов для избирательного подавления активности того или иного фермента в сложной ферментной системе или в организме. В частности, многие лекарственные вещества являются ингибиторами определенных ф ер­ ментов.

Есть ингибиторы, действующие менее избирательно. Например, и-хлормерку- рибензоат является специфическим реагентом на сульфгидрильные группы в бел­ ках (рис. 2.20). Поэтому и-хлормеркурибензоат ингибирует все ферменты, кото­ рые имеют SH-группы, участвующие в катализе.

Cys- SH+ Cl- Hg-

COOH ™ Cys- S- Hg- (^ j >- COOH

Рис. 2.20. Реакция л-хлормеркурибензоата с сульфгидрильными группами белков

Другим примером может служить ингибирование диизопропилфторфосфатом пептидгидролаз и эстераз, имеющих серин в активном центре. Ингибитор необра­ тимо присоединяется к остатку серина (рис. 2.21).

H3C - C H - C H 3

Рис. 2.21. Ингибирование диизопропилфторфосфатом сериновых ферментов

Остатки серина вне активного центра при этом остаются незатронутыми; сле­ довательно, фермент сам катализирует реакцию, которая губит его. Диизопропилфторфосфат - представитель группы фосфорорганических соединений, об­ ладающих чрезвычайно высокой токсичностью. Токсическое действие обусловле­ но именно ингибированием ферментов, и прежде всего ацетилхолинэстеразы (см. гл. 22).

Пенициллин, одно из самых известных и распространенных лекарств, приме­ няется для лечения ряда инфекционных заболеваний. Пенициллин необратимо ингибирует фермент бактерий гликопептид-трансферазу. Этот фермент участву­ ет в синтезе бактериальной стенки, и поэтому в присутствии пенициллина размно­ жение бактерий невозможно. Гликопептид-трансфераза содержит остаток сери­ на в активном центре (сериновая пептидгидролаза). В молекуле пенициллина есть амидная связь, по свойствам сходная с пептидной связью (рис. 2.22). В результате разрыва этой связи, катализируемого ферментом, остаток пенициллина оказыва­ ется необратимо связанным с ферментом.

Ингибиторы - очень эффективные инструменты для исследования строения активного центра ферментов и механизма катализа. Ингибиторы, необратимо

Государственная система обеспечения
единства измерений

СТАНДАРТ-ТИТРЫ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ
БУФЕРНЫХ РАСТВОРОВ -
РАБОЧИХ ЭТАЛОНОВ рН 2- го и 3- го РАЗРЯДОВ

Технические и метрологические характеристики

Методы их определения

Москва Стандартинформ 200 8

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-97 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Порядок разработки, принятия, применения, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений» (ФГУП «ВНИИФТРИ») Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 26 от 8 декабря 2004 г.)

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Азербайджан		Азстандарт
Беларусь		Госстандарт Республики Беларусь
Казахстан		Госстандарт Республики Казахстан
Кыргызстан		Кыргызстандарт
Молдова		Молдова-Стандарт
Российская Федерация		Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии
Таджикистан		Таджикстандарт
Узбекистан		Узстандарт

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 апреля 2005 г. № 84-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 8.135-2004 введен в действие непосредственно в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 августа 2005 г.

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Декабрь 2007 г.

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему публикуется в указателе «Национальные стандарты».

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе (каталоге) «Национальные стандарты», а текст изменений - в информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в информационном указателе «Национальные стандарты»

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Дата введения - 2005-08-01

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на стандарт-титры, представляющие собой точные навески химических веществ во флаконах или ампулах, предназначенные для приготовления буферных растворов с определенными значениями рН, и устанавливает технические и метрологические характеристики и методы их определения.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

3.4 Стандарт-титры изготавливают с навесками химических веществ, необходимыми для приготовления 0,25; 0,50 и 1 дм 3 буферного раствора. Номинальная масса навески вещества, необходимая для приготовления 1 дм 3 буферного раствора, приведена в таблице .

Таблица 1

	Химические вещества, входящие в состав стандарт-титра	Номинальная масса навески вещества m ном входящего в состав стандарт-титра, для приготовления 1 дм 3 буферного раствора 1 , г	Номинальное значение рН буферного раствора при 25 °С 2)
	× 2Н 2 О	25,219	1,48
	Калий тетраоксалат 2-водный КН 3 (С 2 О 4) 2 × 2Н 2 О	12,610	1,65
	Натрий гидродигликолят C 4 H 5 O 5 Na	7,868	3,49
	Калий гидротартрат КНС 4 Н 4 С 6	9,5 3)	3,56
	Калий гидрофталат КНС 8 Н 4 О 4	10,120	4,01
	Кислота уксусная СН 3 СООН Натрий ацетат CH 3 COONa	6,010 8,000	4,64
	Кислота уксусная СН 3 СООН Натрий ацетат CH 3 COONa	0,600 0,820	4,71
	Пиперазинфосфат C 4 H 10 N 2 H 3 PO 4	4,027	6,26
	Натрий моногидрофосфат Na 2 HPO 4	3,3880 3,5330	6,86
	Калий дигидрофосфат КН 2 РО 4 Натрий моногидрофосфат Na 2 HPO 4	1,1790 4,3030	7,41
	Калий дигидрофосфат КН 2 РО 4 Натрий моногидрофосфат Na 2 HPO 4	1,3560 5,6564	7,43
	Трис 4) (HOCH 2 ) 3 CNH 2 Трис 4) гидрохлорид (НОСН 2) 3 CNH 2 HCl	2,019 7,350	7,65
	Натрий тетраборат 10-водный Na 2 B 4 O 7 × 10Н 2 О	3,8064	9,18
	Натрий тетраборат 10-водный Na 2 B 4 O 7 × 10Н 2 О	19,012	9,18
	Натрий углекислый Na 2 CO 3 Натрий углекислый кислый NaHCO 3	2,6428 2,0947	10,00
	Кальций гидрооксид Са(ОН) 2	1,75 3)	12,43
1) Для приготовления буферного раствора объемом 0,50 и 0,25 дм 3 массу навески вещества необходимо уменьшить соответственно в 2 и 4 раза. 2) Зависимость значений рН буферных растворов от температуры приведена в приложении . 3) Навеска для приготовления насыщенного раствора. 4) Трис-(оксиметил)-аминометан.

3.5 Массы навесок веществ в стандарт-титрах должны соответствовать номинальным значениям с допускаемым отклонением не более 0,2 %. Массы навесок веществ в стандарт-титрах для приготовления насыщенных растворов гидротартрата калия и гидрооксида кальция должны соответствовать номинальным значениям с допускаемым отклонением не более 1 %.

3.6 Буферные растворы, приготовленные из стандарт-титров, должны воспроизводить номинальные значения рН, приведенные в таблице .

Допускаемые отклонения от номинального значения рН не должны выходить за пределы:

± 0,01 рН - для буферных растворов - рабочих эталонов рН 2-го разряда;

± 0,03 рН - для буферных растворов - рабочих эталонов рН 3-го разряда.

3.7 Стандарт-титры допускается изготавливать в виде навесок порошков химических веществ и в виде их водных растворов (стандарт-титры с уксусной кислотой - только в виде водных растворов), расфасованных в герметически закрываемые флаконы или запаянных в стеклянные ампулы.

Для приготовления водных растворов используют дистиллированную воду по ГОСТ 6709 .

3.8 Требования к расфасовке, упаковке, маркировке и транспортированию стандарт-титров - по техническим условиям на конкретные стандарт-титры.

3.9 Эксплуатационная документация на стандарт-титры должна содержать следующую информацию:

Назначение: разряд (2-й или 3-й) рабочих эталонов рН - буферных растворов, приготавливаемых из стандарт-титров;

Номинальное значение рН буферных растворов при 25 °С;

Объем буферных растворов в кубических дециметрах;

Методику (инструкцию) приготовления буферных растворов из стандарт-титров, разработанную в соответствии с приложением настоящего стандарта;

Срок годности стандарт-титра.

4 Методы определения характеристик стандарт-титров

4.1 Количество образцов n для определения характеристик каждой модификации стандарт-титров отбирают по ГОСТ 3885 в зависимости от объема партии стандарт-титров данной модификации, но не менее трех образцов стандарт-титров в ампулах (для определения рН) и не менее шести образцов во флаконах (3 - для определения массы, 3 - для определения рН).

4.2 Используемые средства измерений должны иметь свидетельства о поверке (сертификаты) с действующим сроком поверки.

4.3 Измерения проводят в нормальных условиях:

температура окружающего воздуха, °С 20 ± 5;

относительная влажность воздуха, % от 30 до 80;

атмосферное давление, кПа (мм. рт. ст.) от 84 до 106 (от 630 до 795).

4.4 Массу навески химического вещества во флаконе 1) определяют по разнице массы флакона с навеской и массы пустого чистого флакона. Измерения массы навески и массы флакона проводят с погрешностью не более 0,0005 г на аналитических весах (класс точности не ниже 2 по ГОСТ 24104).

1) В стеклянной ампуле массу навески стандарт-титра не определяют.

4.4.1 Отклонение D i , %, массы навески от номинального значения массы для каждого из образцов определяют по формуле

где m ном - номинальная масса навески химического вещества, входящего в состав стандарт-титра (см. таблицу );

i

m i - результат измерения массы i -го образца (i = 1 ... n ), г.

4.4.2 Если хотя бы для одного из образцов значение D i будет более 0,2 % (а для стандарт-титров для приготовления насыщенных буферных растворов - более 1 %), то партию стандарт-титров данной модификации бракуют.

4.5.1 Значение рН буферного раствора - рабочего эталона рН 2-го разряда, приготовленного из стандарт-титра, определяют при помощи рабочего эталона рН 1-го разряда (ГОСТ 8.120) при температуре буферных растворов (25 ± 0,5) °С в соответствии с методиками выполнения измерений рН, входящими в нормативные документы рабочего эталона рН 1-го разряда.

4.5.1.1 Отклонение рН от номинального значения ( D рН ) i , определяют по формуле

(D рН ) i = | рН ном - рН i | ,

где i - номер образца стандарт-титра;

рН ном - номинальное значение рН буферного раствора по таблице ;

рН i - результат измерения значения рН i -го образца (i = 1 ... n ).

4.5.1.2 Если значение ( D рН ) i для каждого из буферных растворов не более 0,01 рН, то стандарт-титры данной партии считают пригодными для приготовления рабочего эталона рН 2-го разряда.

Если значение (D рН ) i для каждого из буферных растворов не более 0,03 рН, то стандарт-титры данной партии считают пригодными для приготовления рабочего эталона рН 3-го разряда.

(D рН ) i

4.5.4 Значение рН буферного раствора - рабочего эталона рН 3-го разряда, приготовленного из стандарт-титра, определяют эталонным рН-метром 2-го разряда (ГОСТ 8.120) в соответствии с руководством по эксплуатации рН-метра при температуре буферных растворов (25 ± 0,5) °С.

4.5.2.1 Отклонение рН от номинального значения ( D рН ) i определяют по .

4.5.2.2 Если значение ( D рН ) i для каждого из буферных растворов не более 0,03 рН, то стандарт-титры данной партии считают пригодными для приготовления рабочего эталона рН 3-го разряда.

Если хотя бы для одного из буферных растворов (D рН ) i будет более 0,03 рН, то измерения повторяют на удвоенном числе образцов.

Результаты повторных измерений являются окончательными. При отрицательных результатах партию стандарт-титров бракуют.

Приложение А
(обязательное)

Химические вещества для стандарт-титров получают путем дополнительной очистки химических реактивов квалификации не ниже ч.д.а. Химические реактивы квалификаций ос.ч и х.ч могут использоваться без дополнительной очистки. Однако конечным критерием их пригодности для стандарт-титров является значение рН буферных растворов, приготовленных из стандарт-титров. Для очистки веществ необходимо использовать дистиллированную воду (далее - вода) с удельной электропроводностью не более 5 × 10 -4 См × м -1 при температуре 20 °С по ГОСТ 6709 .

А.1 Калий тетраоксалат 2-водный КН 3 (С 2 О 4) 2 × 2Н 2 О очищают двойной перекристаллизацией из водных растворов при температуре 50 °С. Сушат в сушильном шкафу с естественной вентиляцией при температуре (55 ± 5) °С до постоянной массы.

А.2 Натрий гидродигликолят (оксидиацетат) C 4 H 5 O 5 Na высушивают при температуре 110 °С до постоянной массы. Если химического реактива не имеется в наличии, то натрий гидродигликолят получают половинной нейтрализацией соответствующей кислоты гидрооксидом натрия. После кристаллизации кристаллы отфильтровывают на пористом стеклянном фильтре.

А.3 Калий гидротартрат (калий виннокислый кислый) КНС 4 Н 4 О 6 очищают двойной перекристаллизацией из водных растворов; сушат в сушильном шкафу при температуре (110 ± 5) °С до постоянной массы.

А.4 Калий гидрофталат (калий фталевокислый кислый) КНС 8 Н 4 О 4 очищают двойной перекристаллизацией из горячих водных растворов с добавкой углекислого калия при первой перекристаллизации. Отфильтровывают выпавшие кристаллы при температуре не ниже 36 °С. Сушат в сушильном шкафу с естественной вентиляцией при температуре (110 ± 5) °С до постоянной массы.

А.5 Кислоту уксусную СН 3 СООН (ГОСТ 18270) очищают одним из следующих способов:

а) перегонкой с добавлением небольшого количества безводного ацетата натрия;

б) двойным дробным вымораживанием (после окончания процесса кристаллизации избыток жидкой фазы удаляется).

А.6 Натрий уксуснокислый 3-водный (натрий ацетат) CH 3 COONa × 3Н 2 О (ГОСТ 199) очищают двойной перекристаллизацией из горячих водных растворов с последующим прокаливанием соли при температуре (120 ± 3) °С до постоянной массы.

А.7 Пиперазинфосфат C 4 H 10 N 2 H 3 PO 4 × Н 2 О синтезируют из пиперазина и ортофосфорной кислоты (ГОСТ 6552), очищают тройной перекристаллизацией из спиртовых растворов. Сушат над силикагелем в темноте в эксикаторе до постоянной массы.

А.8 Калий фосфорнокислый однозамещенный (калий дигидрофосфат) КН 2 РО 4 (ГОСТ 4198) очищают двойной перекристаллизацией из водно-этанольной смеси с объемным соотношением 1: 1 и последующим высушиванием в сушильном шкафу при температуре (110 ± 5) °С до постоянной массы.

А.9 Натрий фосфорнокислый двузамещенный 12-водный (натрий моногидрофосфат) Na 2 HPO 4 (безводный) получают из 12-водной соли Na 2 HPO 4 × 12Н 2 О (ГОСТ 4172) трехкратной перекристаллизацией из горячих водных растворов. Сушат (обезвоживают) в сушильном шкафу с естественной вентиляцией поэтапно в следующих режимах:

При (30 ± 5) °С - до постоянной массы

При (50 ± 5) °С - » » »

При (120 ± 5)°С- » » »

А.10 Трис-(оксиметил)-аминометан ( HOCH 2 ) 3 CNH 2 сушат при 80 °С в сушильном шкафу до постоянной массы.

А.11 Трис-(оксиметил)-аминометан гидрохлорид ( HOCH 2 ) 3 CNH 2 HCl сушат при 40 °С в сушильном шкафу до постоянной массы.

А.12 Натрий тетраборат 10-водный Na 2 B 4 O 7 × 10Н 2 О (ГОСТ 4199) очищают трехкратной перекристаллизацией из водных растворов при температуре (50 ± 5) °С. Сушат при комнатной температуре в течение двух-трех дней. Окончательную подготовку тетрабората натрия проводят выдерживанием соли в стеклографитовой (кварцевой, платиновой или фторопластовой) чашке в эксикаторе над насыщенным раствором смеси хлорида натрия и сахарозы или насыщенным раствором KBr при комнатной температуре до постоянной массы.

А.13 Натрий углекислый Na 2 CO 3 (ГОСТ 83) очищают трехкратной перекристаллизацией из водных растворов с последующим высушиванием в сушильном шкафу при температуре (275 ± 5) °С до постоянной массы.

А.14 Натрий углекислый кислый NaHCO 3 (ГОСТ 4201) очищают трехкратной перекристаллизацией из водных растворов с барботированием углекислым газом.

А.15 Кальций гидрооксид Са(ОН) 2 получают кальцинированием углекислого кальция СаСО 3 (ГОСТ 4530) при температуре (1000 ± 10) °С в течение 1 ч. Образовавшуюся окись кальция СаО охлаждают на воздухе при комнатной температуре и медленно, небольшими порциями заливают водой при постоянном перемешивании до получения суспензии. Суспензию подогревают до кипения, охлаждают и фильтруют через стеклянный фильтр, затем снимают с фильтра, сушат в вакуум-эксикаторе до постоянной массы и измельчают до тонкого порошка. Хранят в эксикаторе.

Приложение Б
(справочное)

Номер модификации стандарт-титра	Химические вещества, входящие в состав стандарт-титра (модификации по таблице )	рН буферных растворов при температуре, °С
	Калий тетраоксалат 2-водный					1,48	1,48	1,48	1,49	1,49	1,50	1,51	1,52	1,53	1,53
	Калий тетраоксалат 2-водный			1,64	1,64	1,64	1,65	1,65	1,65	1,65	1,65	1,66	1,67	1,69	1,72
	Натрий гидродигликолят		3,47	3,47	3,48	3,48	3,49	3,50	3,52	3,53	3,56	3,60
	Калий гидротартрат						3,56	3,55	3,54	3,54	3,54	3,55	3,57	3,60	3,63
	Калий гидрофталат	4,00	4,00	4,00	4,00	4,00	4,01	4,01	4,02	4,03	4,05	4,08	4,12	4,16	4,21
		4,66	4,66	4,65	4,65	4,65	4,64	4,64	4,65	4,65	4,66	4,68	4,71	4,75	4,80
	Кислота уксусная + натрий ацетат	4,73	4,72	4,72	4,71	4,71	4,71	4,72	4,72	4,73	4,74	4,77	4,80	4,84	4,88
	Пиперазинфосфат		6,48	6,42	6,36	6,31	6,26	6,21	6,14	6,12	6,03	5,95
		6,96	6,94	6,91	6,89	6,87	6,86	6,84	6,83	6,82	6,81	6,82	6,83	6,85	6,90
	Натрий моногидрофосфат + калий дигидрофосфат	7,51	7,48	7,46	7,44	7,42	7,41	7,39	7,37
	Натрий моногидрофосфат + калий дигидрофосфат		7,51	7,49	7,47	7,45	7,43	7,41	7,40
	Трис гидрохлорид + трис	8,40	8,24	8,08	7,93	7,79	7,65	7,51	7,33	7,26	7,02	6,79
	Натрий тетраборат	9,48	9,41	9,35	9,29	9,23	9,18	9,13	9,07	9,05	8,98	8,93	8,90	8,88	8,84
	Натрий тетраборат	9,45	9,39	9,33	9,28	9,23	9,18	9,14	9,09	9,07	9,01	8,97	8,93	9,91	8,90
	Натрий углекислый кислый + натрий углекислый	10,27	10,21	10,15	10,10	10,05	10,00	9,95	9,89	9,87	9,80	9,75	9,73	9,73	9,75
	Кальций гидрооксид	13,36	13,16	12,97	12,78	12,60	Примечание - Для приготовления растворов со значением рН > 6 дистиллированную воду необходимо прокипятить и охладить до температуры 25 - 30 °С. При подготовке стеклянной посуды не допускается использовать синтетические моющие средства. В.1.1 Стандарт-титр переносят в мерную колбу 2-го класса по ГОСТ 1770 (далее - колба). В.1.2 Извлекают флакон (ампулу) из упаковки. В.1.3 Промывают поверхность флакона (ампулы) водой и просушивают фильтровальной бумагой. В.1.4 Вставляют в колбу воронку, вскрывают флакон (ампулу) в соответствии с инструкцией изготовителя, дают содержимому полностью высыпаться в колбу, промывают флакон (ампулу) изнутри водой до полного удаления вещества с поверхностей, промывные воды сливают в колбу. В.1.5 Заполняют колбу водой примерно на две трети объема, взбалтывают до полного растворения содержимого (за исключением насыщенных растворов гидротартрата калия и гидрооксида кальция). В.1.6 Заполняют колбу водой, не долив воды до метки 5 - 10 см 3 . В течение 30 мин термостатируют колбу в водяном термостате при температуре 20 °С (колбы с насыщаемыми растворами гидротартрата калия и гидрооксида кальция заполняют водой полностью и термостатируют не менее 4 ч при температуре 25 °С и 20 °С соответственно, периодически перемешивая суспензию в колбе встряхиванием). В.1.7 Доводят водой объем раствора в колбе до метки, закрывают пробкой и тщательно перемешивают содержимое. В пробах, отбираемых из насыщенных растворов гидротартрата калия и гидрооксида кальция, осадок удаляют фильтрованием или декантацией. В.2 Хранение рабочих эталонов рН В.2.1 Рабочие эталоны рН хранят в плотно закрытой стеклянной или пластмассовой (полиэтиленовой) посуде в затемненном месте при температуре не выше 25 °С. Срок хранения рабочих эталонов - 1 мес с момента приготовления, за исключением насыщенных растворов гидротартрата калия и гидрооксида кальция, которые готовят непосредственно перед измерением рН и которые хранению не подлежат.

Потенциометрия – один из электрохимических методов анализа, основанный на определении концентрации электролитов путём измерения потенциала электрода, погружённого в исследуемый раствор.

Потенциал (от лат. potentia – сила) – понятие, харак-теризующее физические силовые поля (электрическое, магнитное, гравитационное) и вообще поля векторных физических величин.

Метод потенциометрического измерения концентра-ции ионов в растворе основан на измерении разности электрических потенциалов двух специальных электро-дов, помещённых в испытуемый раствор, причём один электрод – вспомогательный – в процессе измерения имеет постоянный потенциал.

Потенциал Е отдельного электрода определяют по уравнению Нернста (W.Nernst– немецкий физико-химик, 1869 – 1941) через его стандартный (нормальный) потенциалЕ 0 и активность ионова + , которые принимают участие в электродном процессе

Е = Е 0 + 2,3 lg a + , (4.1)

где E 0 – составляющая межфазной разности потенциалов, которая определяется свойствами электрода и не зависит от концентрации ионов в растворе;R – универсальная газовая постоянная;n – валентность иона;Т – абсолютная температура;F – число Фарадея (M.Faraday– английский физик ХIХ века).

Уравнение Нернста, выведенное для узкого класса электрохимических систем металл – раствор катионов этого же металла, справедливо в значительно более широких пределах.

Потенциометрический метод наиболее широко применяют для определения активности ионов водорода, характеризующей кислотные или щелочные свойства раствора.

Появление водородных ионов в растворе вызвано диссоциацией (от лат. dissociatio - разъединение) части молекул воды, распадающихся на ионы водорода и гидроксила:

H 2 O ↔
+
. (4.2)

По закону действующих масс константа К равновесия реакции диссоциации воды равнаK =
.
/
.

Концентрация недиссоциированных молекул в воде настолько велика (55,5 М), что её можно считать постоянной, поэтому уравнение (5.2) упрощают:
= 55,5 =
.
, где
- константа, называемая ионным произведением воды,
= 1,0∙10 -14 при температуре 22 о С.

При диссоциации молекул воды ионы водорода и гидроксила образуются в равных количествах, следовательно, их концентрации одинаковы (нейтраль-ный раствор). Исходя из равенства концентраций и известной величины ионного произведения воды, имеем

[Н + ] =
=
= 1∙10 -7 . (4.3)

Для более удобного выражения концентрации ионов водорода химик Зеренсен (P.Sarensen– датский физико-химик и биохимик) ввёл понятиеpH( p– начальная буква датского словаPotenz– степень,H– химический символ водорода).

Водородный показатель рН – величина, характери-зующая концентрацию (активность) ионов водорода в растворах. Он численно равен десятичному логарифму концентрации ионов водорода
, взятому с обратным знаком, т.е.

рН = - lg
. (4.4)

Водные растворы могут иметь рН в интервале от 1 до 15. В нейтральных растворах при температуре 22 о С рН = 7, в кислых рН < 7, в щелочных рН > 7.

При изменении температуры контролируемого раствора электродный потенциал стеклянного электрода меняется из-за наличия коэффициента S = 2,3∙в уравнении (4.1). Вследствие этого одной и той же величине рН при разных температурах раствора соответствуют различные значения эдс электродной системы.

Зависимость эдс электродной системы от рН при разных температурах представляет собой пучок прямых (рис. 4.1), пересекающихся в одной точке. Эта точка соответствует величине рН раствора, при которой эдс электродной системы не зависит от температуры, её называют изопотенциальной (от греч.  - равный, одинаковый и …потенциальная ) точкой. Координаты изопотенциальной точки (Е И и рН И) являются важнейшими характеристиками электродной системы. С учётом температуры статическая характеристика (4.1) примет вид

Статьи данного раздела можно загрузить в формате Ворда (текст и рисунки) и в формате Эксель (текст, рисунки, работающие фрагменты расчетов)

Однако если вам все же не нравится пользоваться картинками, рассмотренными на предыдущем уроке, то можно предложить коротенькие программы, работающие в диапазоне NaCl=0--500 мкг/кг и t=10--50 оС с погрешностью экстраполяции до 2 мкг/кг в пересчете на натрий, что гораздо меньше погрешности самого замера. Эти программы вы обнаружите в файле Фрагмент.xls, они имеют следующий табличный вид:

NaCl при контакте с воздухом:

Если в воздухе помещения содержание углекислого газа больше, чем принято в расчете, то концентрация NaCl, рассчитанная по этим фрагментам, будет завышенной.

Теперь о качестве наших данных. Всегда сохраняйте исходную информацию. Если вы записали показания прибора - электропроводность или рН, - то запишите и температуру измеряемого раствора. Для рН укажите был ли при замере включен термокомпенсатор и вообще посмотрите по инструкции к прибору, что он делает при отклонении температуры пробы от стандартной температуры. Когда вы определяете в пробе рН, электропроводность или гидратную щелочность, особенно в пробе с большим исходным содержанием углекислоты, то имейте ввиду, что ваша проба уже не та, что была в момент ее отбора. Неведомое количество углекислоты уже успело перейти из пробы в воздух или наоборот.

Из Винницы как-то позвонили и спросили, как нужно откорректировать рН по температуре. Как раз этого может быть и не следует делать на объекте. Во всяком случае записывайте исходные рН и температуру пробы, а колонку для скорректированного значения рН предусмотрите отдельно.

Теперь о том, как скорректировать рН. Боюсь, что в общем виде на этот "простой" вопрос вам не ответит и сотня мудрецов. Вот так, например, выглядит зависимость рН от температуры для абсолютно чистой воды.

То же, но при контакте с воздухом:

А вот поправка рН на температуру для этих двух графиков оказалась одинаковой:

Переход от измеренного pHt к рН при t=25 оС для этих графиков можно сделать по формуле:

Более строгим подходом было бы взять не 1 и 3 мг/л свободной углекислоты, а 1 и 3 мг/л общей (недиссоциированной и диссоциированной) углекислоты. Этот фрагмент, при желании, вы найдете на Лист4, но результаты по этому фрагменту не будут существенно отличаться от приведенных на этом Листе.

Имейте ввиду, что фрагменты для углекислоты приведены применительно к водам, где кроме углекислоты нет щелочей или кислот и, в частности, нет аммиака. Подобное случается только на некоторых ТЭС с котлами среднего давления.