Wykładnik wodorowy pH. Teoria wskaźników cz. II

Stosując kilka wskaźników, można za pomocą metody kolorymetrycznej oznaczyć wykładnik wodorowy badanego roztworu z dokładnością paru dziesiątych jednostek pH. Wskaźniki stosuje się przede wszystkim w analizie ilościowej podczas miareczkowania kwasów zasadami (i odwrotnie) dla uchwycenia punktu zobojętnienia (por. § 36).

Znacznie dokładniejsza jest inna, tzw. potencjometryczna metoda oznaczania pH. Polega ona na pomiarze siły elektromotorycznej odpowiednio zestawionych ogniw. Różnica potencjałów wystąpi na elektrodach ogniwa, gdy są one sporządzone z różnych metali lub też gdy otaczające je ciecze elektrodowe różnią się pomiędzy sobą bądź to składem, bądź też stężeniem. Ogniwo zbudowane z dwu elektrod jednakowych, zanurzonych w roztworach tego samego elektrolitu o różnym stężeniu, nosi nazwę ogniwa stężeniowego. Zgodnie z teorią rozwiniętą przez Nernsta (1889), siła elektromotoryczna takiego ogniwa zależy nie od absolutnych wartości, lecz od stosunku stężeń (dokładniej: aktywności) kationów w obu roztworach zgodnie z równaniem:

(VI,17) gdzie R oznacza stałą gazową, T — temperaturę w skali Kelvina, n — wartościowość kationu, F — stałą Faradaya. Jeśli więc zmierzy się siłę elektromotoryczną ogniwa, którego jedna elektroda zanurzona jest w roztworze o znanym stężeniu jonów wodorowych (znanym pH), druga zaś w roztworze, którego pH ma być oznaczone, można na podstawie powyższego wzoru obliczyć to nieznane pH

Poza większą dokładnością metoda potencjometryczna ma nad dawniejszą metodą kolorymetryczną tę jeszcze przewagę, że może być stosowana do oznaczania pH roztworów mętnych lub zabarwionych, w których stosowanie wskaźników jest całkiem niemożliwe.