ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

ШКАЛА pH ВОДНЫХ РАСТВОРОВ

Издание официальное

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

Минск

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 № 13 от 28 мая 1998 г.)

За принятие проголосовали:

3    Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 27 октября 1998 г. № 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

5    ПЕРЕИЗДАНИЕ. Март 2007 г.

© ИПК Издательство стандартов, 1999 © Стандартинформ, 2007

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания на территории Российской Федерации без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

Редактор ТА. Леонова Технический редактор Н. С. Гришанова Корректор В.И. Баренцева Компьютерная верстка Л.А. Круговой

ГОСТ 8.134-98

Содержание

1    Назначение и область применения............................................. 1

2    Инструментальное (практическое) определение значений pH......................... 1

3    Шкала pH................................................................ 2

3.1    Реперный буферный раствор (РБР)......................................... 2

3.2    Эталонные буферные растворы (ЭБР)....................................... 2

3.3    Рабочие эталоны pH (РЭ)................................................. 2

4    Информация, представляемая при записи результатов измерений pH (X)................. 5

Приложение А Значения pH реперного буферного раствора............................ 5

Приложение Б Приготовление реперного буферного раствора.......................... 6

III

где R — универсальная газовая постоянная, равная (8,314510+0,000070) Дж-моль '-К +

Т — термодинамическая температура, К;

F— константа Фарадея, равная (9,648530+0,000002)-10⁴ Кл-моль^-1.

Величину (RT/F)\n\() = к 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 pH (А).

3 ШКАЛА pH

ЗЛ Реперный буферный раствор (РБР)

Шкала pH при некоторой заданной температуре определена уравнением (4) как прямая линия в координатах pH — Е(Х) с наклоном к, проходящая через точку, соответствующую значению pH, приписанному реперному буферному раствору (приведено в таблице 1). В указанной точке значение E(S) соответствует ЭДС ячейки II, содержащей реперный буферный раствор.

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

Pt | Н₂ (газ, р = 1 атм = 101325 Па) | РБР, Cl^- | AgCl | Ag III

Процедура определения описана в приложении А.

В качестве реперного буферного раствора следует использовать раствор гидрофталата калия с моляльностью 0,05 моль-кг^-1, 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 pH реперного буферного раствора включает условие Бейтса—Гуггенгейма для определения активности хлорид-ионов (уравнение А.4 приложения А).

3.2    Эталонные буферные растворы (ЭБР)

Значения pH также приписывают по результатам измерений в ячейке III шести другим буферным растворам, которые соответствуют определенным требованиям по воспроизводимости значений pH, стабильности, буферной емкости и простоте их изготовления. Эти растворы (в количестве семи, включая РБР) называют эталонными буферными растворами; экспериментально определенные значения pH, которые им приписаны, приведены в таблице 2.

Вычисленное по уравнению (4) на основе измеренных ЭДС ячеек I и II значение pH исследуемого водного раствора X 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 pH (РЭ)

Рабочие эталоны pH (РЭ) определяют как производные от реперного буферного раствора.

Приписанные им значения pH 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 pH ограничено только определенными критериями к их приготовлению. Значения pH шестнадцати растворов РЭ приведены в таблице 3.

3

ГОСТ 8Л34-98

4 ИНФОРМАЦИЯ, ПРЕДСТАВЛЯЕМАЯ ПРИ ЗАПИСИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ рН(А)

Буферные растворы, использованные для градуировки pH-метра, представляют с результатами измерения в следующем виде:

Система градуирована по РБР

с рН(РБР) = ... при ... К.

Система градуирована по двум эталонным буферным растворам с рЩЭБР;) = ... и рН(ЭБР₂) = ... при ... К.

Система градуирована по двум рабочим эталонам pH с рЩРЭ^ = ... и рН(РЭ₂) = ... при ... К.

ПРИЛОЖЕНИЕ А (справочное)

ЗНАЧЕНИЯ pH РЕПЕРНОГО БУФЕРНОГО РАСТВОРА

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

Pt | Н₂ (газ, р = 1 атм = 101325 Па)| РБР, Cl“ (m_cl) | AgCl | Ag    III

при трех разных значениях концентрации хлорид-ионов т_а = 0,005 моль/кг; 0,010 моль/кг и 0,015 моль/кг.

ЭДС Е ячейки III определяют по уравнению:

Е = ЕР - к ■ lg [т_н т_С1 у_н у_С1 / (т⁰)²],    (А.1)

где к — коэффициент наклона; ^тнаТнс1 ^— модальности и коэффициенты активности соответствующих ионов;

т° — модальность ионов в стандартном состоянии, численно равная 1 моль-кг^-1;

И — стандартная ЭДС ячейки с водородным и хлорсеребряным полуэлементами (так как по определению стандартный потенциал водородного электрода равен нулю при всех температурах, то И соответствует стандартному потенциалу хлорсеребряного электрода), зависимость которой от температуры представлена в таблице А. 1.

Значение величины И определяют на основе измеренной ЭДС ячейки IV:

Pt | Н₂ (газ, р = 1 атм = 101325 Па)|НС1 (0,01 моль/л) | AgCl | Ag IV

и вычисляют по уравнению (А.1), учитывая, что у_ну_С1 = у², где у₊— средний ионный коэффициент активности соляной кислоты данной концентрации.

Уравнение (А.1) можно привести к следующему виду:

-lg (т_н Y_H Та / ^т°) = (Е — ЕР)/к + lg (т_а / тР).    (А.2)

Значение величины минус lg (т_н у_н у_С1 / т°) = — lg (в_н у_С1) находят для трех концентраций хлорид-ионов т_а. По этим точкам в координатах минус lg (т_н у_н у_С1 / т°) = / (т_С1) проводят экстраполяцию к т_С1 —> 0. Значения pH реперного буферного раствора вычисляют по формуле

pH = - lg (fl_H J_cl)_m _^₀ + lg (Y_c)m ^0 »    (^A-3)

Cl    Cl

где ионный коэффициент активности хлорид-ионов у_С1 можно вычислить по условию Бейтса—Гуггенгей-ма по формуле

lgy_cl = - А (I/т⁰)¹/² / [1 + 1,5 (I/т°) V²]

(/<0,1 моль/кг),

где / — ионная сила раствора;

А — константа Дебая—Хюккеля (таблица А.1).

Таблица А.1 — Зависимость стандартной ЭД С ЕР, коэффициента наклона к и константы Дебая—Хюккеля А от температуры

ПРИЛОЖЕНИЕ Б (справочное)

ПРИГОТОВЛЕНИЕ РЕПЕРНОГО БУФЕРНОГО РАСТВОРА

Для приготовления реперного буферного раствора рекомендуется использовать гидрофталат калия*. Значение pH его раствора с модальностью 0,05 моль • кг^-1, 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.

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 • 10~⁴ Ом^-1 • м^-1 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^-1 и плотность его — 1,00300 г ем^-3 при 20 °С.

Рекомендуется использовать гидрофталат калия, поверенный в ГМНЦ ВНИИФТРИ.

УДК 543.257.1.085:006.354    МКС    71.040.40    Т88.5    ОКСТУ    0008

Ключевые слова: буферные растворы, реперный буферный раствор, эталонные буферные растворы, рабочие эталоны pH, тикала pH, электрохимическая ячейка

7