ГОСТ 8.134-98

Группа Т88.5

     
     
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Государственная система обеспечения единства измерений

ШКАЛА pH ВОДНЫХ РАСТВОРОВ

State system for ensuring the uniformity of measurements.
Ph Scale for aqueous solutions

МКС 17.020*
ОКСТУ 0008
___________________
     * В указателе "Национальные стандарты" 2005 г.
МКС 71.040.40. - Примечание .

Дата введения 1999-07-01

     
     
Предисловие

     
     1 РАЗРАБОТАН Государственным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений" (ГП ВНИИФТРИ) Госстандарта России
     
     ВНЕСЕН Госстандартом России
     
     2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 13-98 от 28 мая 1998 года)
     
     За принятие проголосовали:
     

     
     
     3 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 27 октября 1998 г. N 381 межгосударственный стандарт ГОСТ 8.134-98 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 июля 1999 г.
     
     4 ВЗАМЕН ГОСТ 8.134-74
     
     

1 НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

     
     Настоящий стандарт распространяется на шкалу  водных растворов и устанавливает значения  для воспроизведения этой шкалы в диапазоне от 0 до 14 в интервале температур от 0 до 95 °С.
     
     Величина  (водородного показателя) соответствует отрицательному десятичному логарифму активности ионов водорода в растворе
     

.                                                                         (1)

     
     Это только понятийное определение, так как уравнение (1) включает в себя активность ионов водорода, которая не может быть непосредственно измерена и должна быть рассчитана с использованием определенных приближений, например метода, описанного в приложении А.
     
     В терминах концентраций уравнение (1) может быть переписано в следующем виде:
     

                                                        (2)

     
или
     

,                                                   (3)

     
где  - молярная концентрация ионов водорода в стандартном состоянии, равная 1 моль·дм;
     
      - молярная концентрация ионов водорода, моль·дм;
     
      - моляльность ионов водорода в стандартном состоянии, равная 1 моль·кг;
     
      - моляльность ионов водорода, моль·кг;
     
     ,  - коэффициенты активности ионов водорода в двух системах выражения концентрации.
     
     

2 ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЕ (ПРАКТИЧЕСКОЕ) ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ pH

     
     Измеряют электродвижущие силы (ЭДС)  и  каждой из двух ячеек (I и II) с жидкостным соединением, содержащих исследуемый раствор  и эталонный буферный раствор  соответственно:
     

     
     Температура обеих ячеек I и II должна быть одинаковой и давление водорода на водородных электродах идентичным. Солевые мостики заполняют концентрированным раствором KCl.
     
     Значение  раствора , , связано со значением  эталонного раствора , , следующим образом:
     

,                                                              (4)

     
где  - универсальная газовая постоянная, равная (8,314510±0,000070) Дж·моль·К;
     
     - термодинамическая температура, К;
     
     - константа Фарадея, равная (9,648530±0,000002)·10 Кл·моль.
     
     Величину  называют коэффициентом наклона; его значения в температурном интервале от 0 до 95 °С приведены в таблице А.1 приложения А.
     
     Любые различия диффузионного потенциала жидкостного соединения между ячейками I и II включены в величину .
     
     

     3 ШКАЛА pH

     
     3.1 Реперный буферный раствор (РБР)
     
     Шкала  при некоторой заданной температуре определена уравнением (4) как прямая линия в координатах  -  с наклоном , проходящая через точку, соответствующую значению , приписанному реперному буферному раствору (приведено в таблице 1). В указанной точке значение  соответствует ЭДС ячейки II, содержащей реперный буферный раствор.
     

Таблица 1 - Значения  реперного буферного раствора (РБР) - раствора гидрофталата калия с моляльностью 0,05 моль·кг при различных температурах
     

     
     
     Определение значений , приписанных реперному буферному раствору , проводят в ячейке III без переноса:
     

                               III

     
     Процедура определения описана в приложении А.
     
     В качестве реперного буферного раствора следует использовать раствор гидрофталата калия с моляльностью 0,05 моль·кг, приготовление и некоторые свойства которого приведены в приложении Б. Для этого раствора платиновый водородный электрод покрывают слоем губчатого палладия во избежание каталитического восстановления гидрофталата калия водородом. Расчет значения  реперного буферного раствора включает условие Бейтса-Гуггенгейма для определения активности хлорид-ионов (уравнение А.4 приложения А).
     
     3.2 Эталонные буферные растворы (ЭБР)
     
     Значения  также приписывают по результатам измерений в ячейке III шести другим буферным растворам, которые соответствуют определенным требованиям по воспроизводимости значений , стабильности, буферной емкости и простоте их изготовления. Эти растворы (в количестве семи, включая РБР) называют эталонными буферными растворами; экспериментально определенные значения , которые им приписаны, приведены в таблице 2.
     

Таблица 2 - Значения (ЭБР) для эталонных буферных растворов

     
     
     Вычисленное по уравнению (4) на основе измеренных ЭДС ячеек I и II значение  исследуемого водного раствора  может колебаться в зависимости от выбора эталонного буферного раствора в пределах ±0,02.
     
     Эталонные буферные растворы используют для научных исследований и для проведения международных сличений.
     
     3.3 Рабочие эталоны (РЭ)
     
     Рабочие эталоны (РЭ) определяют как производные от реперного буферного раствора.
     
     Приписанные им значения  получают на основе измерений ЭДС в электрохимических ячейках I и II, где реализовано жидкостное соединение со свободной диффузией, и расчета по уравнению (4).
     
     Число рабочих эталонов  ограничено только определенными критериями к их приготовлению. Значения  шестнадцати растворов РЭ приведены в таблице 3.
     

Таблица 3 - Значения (РЭ) для рабочих эталонов

     
     
Окончание табл.3

     
     
4 ИНФОРМАЦИЯ, ПРЕДСТАВЛЯЕМАЯ ПРИ ЗАПИСИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ pH()

     
     Буферные растворы, использованные для градуировки pH-метра, представляют с результатами измерения в следующем виде:
     
     Система градуирована по РБР
     
     с (РБР) = ... при ... К
     
     Система градуирована по двум эталонным буферным растворам
     

     с (ЭБР) - ... и (ЭБР) = ... при ... К

     
     Система градуирована по двум рабочим эталонам
     
     с (РЭ) = ... и (РЭ) = ... при ... К
     
     

ПРИЛОЖЕНИЕ А
(справочное)

     
ЗНАЧЕНИЯ pH РЕПЕРНОГО БУФЕРНОГО РАСТВОРА

     
     Процедура определения значений  реперного буферного раствора, приведенных в таблице 1, основана на измерениях ЭДС ячейки III:
     

                     III

     
при трех разных значениях концентрации хлорид-ионов =0,005 моль/кг; 0,010 моль/кг и 0,015 моль/кг.
     
     ЭДС  ячейки III определяют по уравнению:
     

,                                  (А.1)

     
где  - коэффициент наклона;
     
     ,  - моляльности и коэффициенты активности соответствующих ионов;
     
      - моляльность ионов в стандартном состоянии, численно равная 1 моль·кг;
     
      - стандартная ЭДС ячейки с водородным и хлорсеребряным полуэлементами (так как по определению стандартный потенциал водородного электрода равен нулю при всех температурах, то  соответствует стандартному потенциалу хлорсеребряного электрода), зависимость которой от температуры представлена в таблице А.1.


Таблица A.1 - Зависимость стандартной ЭДС , коэффициента наклона  и константы Дебая-Хюккеля  от температуры

     
     
     Значение величины  определяют на основе измеренной ЭДС ячейки IV:
     

                     IV

     
и вычисляют по уравнению (A.1), учитывая, что , где  - средний ионный коэффициент активности соляной кислоты данной концентрации.
     
     Уравнение (A.1) можно привести к следующему виду:
     

.                               (А.2)

     
     Значение величины минус  находят для трех концентраций хлорид-ионов . По этим точкам в координатах минус  проводят экстраполяцию к . Значения  реперного буферного раствора вычисляют по формуле
     

,                                                 (А.3)

     
где ионный коэффициент активности хлорид-ионов  можно вычислить по условию Бейтса-Гуггенгейма по формуле
     

                                          (А.4)

     
где  - ионная сила раствора;
     
      - константа Дебая-Хюккеля (таблица A.1).
     
     

ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(справочное)

     
ПРИГОТОВЛЕНИЕ РЕПЕРНОГО БУФЕРНОГО РАСТВОРА

     
     Для приготовления реперного буферного раствора рекомендуется использовать гидрофталат калия*. Значение  его раствора с моляльностью 0,05 моль·кг, определенное по приложению А, не должно отличаться при 25 °С более чем на ±0,003 от значения 4,005. Значения при других температурах должны соответствовать данным таблицы 1 настоящего стандарта с максимальным отклонением ±0,005 в интервале температур от 0 до 60 °С (кроме температуры 25 °С) и ±0,009 - в интервале температур от 60 до 95 °С.
_________________
     * Рекомендуется использовать гидрофталат калия, поверенный в ГМНЦ ВНИИФТРИ.
     
     Перед взвешиванием навески для приготовления реперного буферного раствора необходимо высушить гидрофталат калия в течение двух часов при 110 °С. Используемая для разведения вода должна иметь удельную электропроводность 2·10 Ом·м при 20 °С. РБР готовят растворением 10,138 г гидрофталата калия в воде и доведением затем объема раствора до 1 л при температуре 20 °С. Молярная концентрация этого раствора равна 0,04964 моль·л и плотность его - 1,00300 г·см при 20 °С.



Текст документа сверен по:
официальное издание
М.: ИПК Издательство стандартов, 1999