1ниманию советских читателей предлагается перевод книги «Определение рН. Теория и практика», написанной известным американским физико-химиком, крупнейшим специалистом, в области рН-метрии — Роджером Бейтсом.
Р. Бейтс окончил Массачузётский университет в 1934 г. Затем он пополнил свое физико-химическое образование в университетах Дыоке, йеле, Цюрихе и некоторое время занимался также в Париже и Оксфорде. С 1939 г. д-р Р. Бейтс возглавляет секцию электрохимического анализа в Национальном бюро стандартов. Здесь он и выполнил свои блестящие работы по стандартизации измерений рН.
Настоящий перевод сделан с второго издания книги Р. Бейтса «Определение рН», которое существенным образом отличается от первого издания «Электрометрическое определение рН».
В переводе по сравнению с оригиналом внесены некоторые исправления, сделанные автором для русского издания, и выпущено описание приборов, производимых американскими фирмами.
Кроме того, мы сочли полезным сделать два добавления, помещенные после X главы. Первое дополнение — о современном состоянии теории стеклянного электрода—написано Б.. П. Никольским, М. М. Шульцем и А. А. Белюстиным, и второе — о разработке, исследовании и применении стеклянных электродов с металлическими функциями — М. М. Шульцем и А. А. Белюстиным. В этих дополнениях изложены результаты последних работ советских авторов в области теории стеклянного электрода и, в частности, описываются стеклянные электроды с металлическими функциями, пригодные для определения концентрации (активности) ионов натрия, калия, лития и др.
В книге дается очень краткое изложение вопроса об абсолютных потенциалах электродов (главы I и II). Мы считали необходимым отослать читателя к классическим работам школы советского ученого А. Н. Фрумкина, в которых наиболее исчерпывающим образом разработана эта проблема.
При подготовке настоящего издания переводчики и редакторы стремились по возможности точно перевести на русский язык английский текст. Некоторые трудности представлял перевод терминов. Так, например, выражения: «operational pH scale», «operational definition of the measured pH» мы перевели: «инструментальная шкала рН» и «инструментальное определение величины рН», поскольку термин «инструментальный» в этом смысле уже получил распространение среди русских специалистов по рН-метрии.
Книга Бейтса отличается от других книг по рН-метрии, имеющихся на русском языке, рядом достоинств. Прежде всего — это вполне современная книга, в которой учтены наиболее существенные достижения науки и измерительной практики последних лет. В ней с большой полнотой, на высоком теоретическом уровне и с достаточной термодинамической строгостью рассмотрены сложные проблемы рН-метрии и показано, в какой мере экспериментально определяемая величина рН может интерпретироваться с точки зрения концентрации или активности ионов водорода-Хорошо изложены принципы и теоретические основы экспериментального определения рН. Очень ценным является довольно подробное изложение проблем и практики определения рН индикаторными методами.
Несомненно книга Бейтса может принести большую пользу всем занимающимся определением рН в аналитических целях и для контроля производственных процессов, а также научным работникам (химикам, биологам, медикам и др.), которые используют измерения рН для решения разнообразных научных проблем.
Главы I—V и X монографии переведены Н. В. Пешехоновой, главы VI—IX, XI и XII — В. В. Пальчевским.
Редакторы Б. П. Никольский - М. М. Шульц
ПРЕДИЁЛОВИЕ АВТОРА
К
огда Зёренсен ввел понятие о рН и разработал метод определения значений рН в своей классической работе 1909 г., вряд ли были очевидны широкие возможности применения измерений рН в научных лабораториях, клиниках и на заводах.
Развитие приложения измерений рН в современной промышленности оказалось возможным благодаря открытию водородной функции стеклянных мембран. Это привело к созданию практически удобных стеклянных электродов, рН-метров и контрольных приборов, которые позволяют автоматически регулировать рН процессов, протекающих в растворах.
Как это часто бывает, техника инструментального определения рН опередила медленный прогресс в области теоретического понимания и интерпретации численных величин, экспериментальное получение которых легко и вполне воспроизводимо с высокой точностью обеспечивают рН-метры.
По мере развития химической термодинамики стало очевидно, что экспериментальный метод Зёренсена не позволяет определить концентрацию ионов водорода.
Хотя получаемые численные величины и зависят сложным о,б-разом от активности электролитов в исследуемом растворе, однако точная величина активности ионов водорода ими не измеряется (и не может быть измерена).
Таким образом, был открыт путь для большого количества «теоретических» единиц рН, ни одна из которых не могла быть строго приравнена к экспериментально определяемой численной величине. Появившееся позднее представление о том, что шкала рН должна иметь в основе определенную теоретическую величину лишь увеличило путаницу, поскольку единого условия найдено не было.
В настоящее время ситуация несколько улучшилась и теперь уже достигнуто существенное согласие по практическому приближению к стандартизации измерений рН.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие к русскому изданию . . Предисловие автора.......
Глава I. Основные принципы и условия
Обратимые элементы и потенциал . . Химический потенциал и активность . Равновесие ионов водорода . . . . Условия измерений э. д. с......
Глава II. Определение шкалы рН.............
Рациональные шкалы кислотности.........
Концентрация ионов водорода ..........
Шкала рН Зёренсена..............
Активность ионов водорода ........
Термодинамические шкалы рН.........
Определение концентрации ионов водорода методом э. д. с. Выбор стандартной единицы рН для раствора сравнения Инструментальное определение измеренного рН . . . . Ограничения рН ...............
Глава III. Диффузионные потенциалы и ионные активности
Индивидуальные ионные коэффициенты активности . .
Расчет диффузионного потенциала.........
Элиминирование диффузионного потенциала ..... Определение ионных коэффициентов активности . . . . Ионные активности и элементы без переноса.....
Глава IV. Стандарты рН.................
Стандартный потенциал . . ".......
Метод стандартизации рН, предложенный Коном Значения ран стандартных растворов . Установление величины pHs для стандартов NBS Эквимоляльные фосфатные буферные растворы .
Фталатный буферный раствор.......
Боратные буферные растворы...... .
Тартратные буферные растворы......
Стандарты для измерения рН крови .... Внутренняя согласованность стандартной шкалы
Вторичные стандарты .......• . . .
Интерпретация рН............
Британский стаидрат шкалы рН.......
Японский метод стандартизации рН.....
Глава V. Буферные растворы............. . :.......94
Буферное действие.............•........94
Буферная емкость.............•' ...... 96
Эффект разбавления.................... 99
Солевые эффекты............ . . 105
Значения ран и температура...... . ........... 109
Влияние изменений давления ......... ...... 113
Буферные растворы для контроля рН...... ..... 114
Стандартные буферные растворы NBS.............. 118
Глава VI. Применение индикаторов для изменения кислотности ..... 125
Свойства кислотно-основных индикаторов........ 128
Подробное рассмотрение индикаторных равновесий ........ 133
Техника колориметрического измерения рН........... . 144
Индикаторные бумаги................... 150
Ограничения индикаторного метода определения рИ ........ 151
Функция кислотности Хаммета....... ....... 153
Глава VI!. Кислотность и основность в неводных растворах....... 159
Концепция кислот и оснований ................ 159
Кислотный потенциал и активность протона ..... ..... 160
Влияние среды на ионные процессы.............. 173
Глава VIII. рН и другие функции кислотности для неводных сред . . . . 186
Влияние среды на активность ионов водорода .......... 186
Функция кислотности Хгммета................ 190
Окислительные потенциалы . . ............ 190
Функция кислотности в водно-спиртовых средах.......... 193
Кислотность в среде уксусной кислоты ............. 196
Кислотность в других растворителях .............. 198
Относительная активность ионов водорода ............ 200
Стандартная шкала рН для спиртовых сред ч......... 202
Глава IX. Гальванические элементы и электроды............ 210
Водородный электрод...................... 210
Хингидронный электрод . . . ... ..../. 221
Сурьмяный электрод . . . . ..... .... 226
Другие электроды для определения активности ионов водорода .... 230
Вспомогательный каломельный электрод.............231
Хлорсеребряные электроды ... ... 247
Таллиевоамальгамный-хлорталлиевый электрод......... 251
Температурные коэффициенты элементов и электродов...... 252
Глава X. Стеклянные электроды .................... 258
Водородная функция стеклянного электрода ........... 258
Структура электродных стекол . . ........... 261
Гигроскопичность и водородная функция ..... 264
Химическая устойчивость и отклонения от водородной функции . . . 266
Электрическое сопротивление ................. 268
Состав электродных стекол.............. ... 273
Асимметрический потенциал.......... ...... 276
Возникновение потенциала .................. 278
Щелочная ошибка..................... 279
Ошибки при измерении рН в кислых растворах..... .... 283
Катион-чувствительные стеклянные электроды . ......... 285
Стеклянные электроды в неводных и смешанных растворителях . . . 287
Внутреннее устройство элементов ............... 288
Промышленные стеклянные электроды . . ...... 292
Дополнение........................ 302
Глава XI. Измерение электродвижущей силы, рН-Метры .........335
Потенциометры ......................335
Гальванометры ......................336
Стандартные гальванические элементы............. 337
Типы рН-метров......................340
Усилители. Характеристика усилителей ............. 341
Сеточный ток.......................343
Влияние влажности.....................345
Влияние температуры....... ........., 345
Стандартный гальванический элемент рН-метра..........350
Испытания рН-метров в рабочих условиях............350
Регулирование и ремонт................... 353
Определение значений рН ...»...............354
Автоматические титраторы..................358
рН-статы........................359
Глава XII. Промышленное регулирование рН ......'........361
Гальванические элементы..................361
Электроды................ ........362
Усилители, самописцы и регулирующие устройства.........364
Принципы автоматического регулирования............366
Влияние буферного действия на регулирование рН........369
Конечные регулирующие элементы...............369
Промышленные устройства..................371
Приложения..............................373
Именной указатель .............:.............381
Предметный указатель......,....,.,...-........390
Цена: 150руб.
