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 71.040.40
ОКСТУ 0008
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 от 28 мая 1998 г.)
За принятие проголосовали:
Наименование государства | Наименование национального органа по стандартизации |
Азербайджанская Республика | Азгосстандарт |
Республика Армения | Армгосстандарт |
Республика Беларусь | Госстандарт Беларуси |
Грузия | Грузстандарт |
Республика Казахстан | Госстандарт Республики Казахстан |
Киргизская Республика | Киргизстандарт |
Республика Молдова | Молдовастандарт |
Российская Федерация | Госстандарт России |
Республика Таджикистан | Таджикгосстандарт |
Туркменистан | Главная государственная инспекция Туркменистана |
Республика Узбекистан | Узгосстандарт |
Украина | Госстандарт Украины |
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
5 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Март 2007 г.
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:
Электрод сравнения | KCl (водный раствор концентрацией не менее 3,5 моль·кг) | Раствор | H (101325 Па) | Pt I | |
Электрод сравнения | KCl (водный раствор концентрацией не менее 3,5 моль·кг) | Раствор | H (101325 Па) | Pt II |
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
Температура, °С | (РБР) |
0 | 4,000 |
5 | 3,998 |
10 | 3,997 |
15 | 3,998 |
20 | 4,001 |
25 | 4,005 |
30 | 4,011 |
35 | 4,018 |
37 | 4,022 |
40 | 4,027 |
45 | 4,038 |
50 | 4,050 |
55 | 4,064 |
60 | 4,080 |
65 | 4,10 |
70 | 4,12 |
75 | 4,14 |
80 | 4,16 |
85 | 4,18 |
90 | 4,21 |
95 | 4,24 |
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
Темпе- | Калий гидротартрат (насыщенный раствор при 25 °С) KHCHO | Калий дигидроцитрат (0,1 моль/кг) KHCHO | Калий гидрофталат (0,05 моль/кг) KHCHO | Натрий моногидрофосфат (0,025 моль/кг) | Натрий моногидрофосфат (0,03043 моль/кг) + калий дигидрофосфат (0,008695 моль/кг) NaHPO+ | Натрий тетраборат (0,01 моль/кг) | Натрий |
0 | - | 3,863 | 4,000 | 6,984 | 7,534 | 9,464 | 10,317 |
5 | - | 3,840 | 3,998 | 6,951 | 7,500 | 9,395 | 10,245 |
10 | - | 3,820 | 3,997 | 6,923 | 7,472 | 9,332 | 10,179 |
15 | - | 3,802 | 3,998 | 6,900 | 7,448 | 9,276 | 10,118 |
20 | - | 3,788 | 4,001 | 6,881 | 7,429 | 9,225 | 10,062 |
25 | 3,557 | 3,776 | 4,005 | 6,865 | 7,413 | 9,180 | 10,012 |
30 | 3,552 | 3,766 | 4,011 | 6,853 | 7,400 | 9,139 | 9,966 |
35 | 3,549 | 3,759 | 4,018 | 6,844 | 7,389 | 9,102 | 9,926 |
37 | 3,548 | 3,756 | 4,022 | 6,841 | 7,386 | 9,088 | 9,910 |
40 | 3,547 | 3,754 | 4,027 | 6,838 | 7,380 | 9,068 | 9,889 |
50 | 3,549 | 3,749 | 4,050 | 6,833 | 7,367 | 9,011 | 9,828 |
60 | 3,560 | - | 4,080 | 6,836 | - | 8,962 | - |
70 | 3,58 | - | 4,12 | 6,85 | - | 8,92 | - |
80 | 3,61 | - | 4,16 | 6,86 | - | 8,88 | - |
90 | 3,65 | - | 4,21 | 6,88 | - | 8,85 | - |
95 | 3,67 | - | 4,24 | 6,89 | - | 8,83 | - |
Примечание - Неопределенность значений составляет: ±0,003 - при температуре 25 °С; ±0,005 - в интервале температур от 0 до 60 °С, кроме температуры 25 °С; ±0,009 - в интервале температур от 60 до 95 °С. | |||||||
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
Темпе- | Калий тетраоксалат (0,1 моль/кг) KН(CО)х х2НО | Калий тетраоксалат (0,05 моль/кг) KН(CО)х х2НО | Натрий гидроди- | Калий гидротартрат (насыщенный раствор при 25 °С) KНСHO | Калий гидрофталат (0,05 моль/кг) KНСНO | Уксусная кислота | Уксусная кислота (0,01 мoль/дм)+натрий ацетат (0,01 моль/дм) СНСООН+СНСOONa | Пиперазин фосфат (0,02 моль/кг) CHNхHPO |
0 | - | - | - | - | 4,000 | 4,664 | 4,729 | - |
5 | - | - | 3,466 | - | 3,998 | 4,657 | 4,722 | 6,477 |
10 | - | 1,638 | 3,470 | - | 3,997 | 4,652 | 4,717 | 6,419 |
15 | - | 1,642 | 3,476 | - | 3,998 | 4,647 | 4,714 | 6,364 |
20 | 1,475 | 1,644 | 3,484 | - | 4,001 | 4,645 | 4,712 | 6,310 |
25 | 1,479 | 1,646 | 3,492 | 3,556 | 4,005 | 4,644 | 4,713 | 6,259 |
30 | 1,483 | 1,648 | 3,502 | 3,549 | 4,011 | 4,643 | 4,715 | 6,209 |
37 | 1,490 | 1,649 | 3,519 | 3,544 | 4,022 | 4,647 | 4,722 | 6,143 |
40 | 1,493 | 1,650 | 3,527 | 3,542 | 4,027 | 4,650 | 4,726 | 6,116 |
50 | 1,503 | 1,653 | 3,558 | 3,544 | 4,050 | 4,663 | 4,743 | 6,030 |
60 | 1,513 | 1,660 | 3,595 | 3,553 | 4,080 | 4,684 | 4,768 | 5,952 |
70 | 1,52 | 1,67 | - | 3,57 | 4,12 | 4,71 | 4,80 | - |
80 | 1,53 | 1,69 | - | 3,60 | 4,16 | 4,75 | 4,84 | - |
90 | 1,53 | 1,72 | - | 3,63 | 4,21 | 4,80 | 4,88 | - |
95 | 1,53 | 1,73 | - | 3,65 | 4,24 | 4,83 | 4,91 | - |
Окончание табл.3
Темпе- ратура, °С | Натрий моногидрофосфат (0,025 моль/кг) + калий дигидрофосфат (0,025 моль/кг) NaHPO+KНРО | Натрий моногидрофосфат (0,03043 моль/кг) + калий дигидрофосфат (0,008695 моль/кг) NaHPO+KНРО | Натрий моногидрофосфат (0,04 моль/кг) + +калий дигидрофосфат | Трис гидро- | Натрий тетраборат (0,05 моль/кг) NaBOх | Натрий тетраборат (0,01 моль/кг) NaBOх | Натрий гидрокарбонат (0,025 моль/кг) + натрий карбонат | Кальций гидроксид (насыщенный раствор при 20 °С) Са(ОН) |
0 | 6,961 | 7,506 | - | 8,399 | 9,475 | 9,451 | 10,273 | 13,360 |
5 | 6,935 | 7,482 | 7,512 | 8,238 | 9,409 | 9,388 | 10,212 | 13,159 |
10 | 6,912 | 7,460 | 7,488 | 8,083 | 9,347 | 9,329 | 10,154 | 12,965 |
15 | 6,891 | 7,441 | 7,466 | 7,933 | 9,288 | 9,275 | 10,098 | 12,780 |
20 | 6,873 | 7,423 | 7,445 | 7,788 | 9,233 | 9,225 | 10,045 | 12,602 |
25 | 6,857 | 7,406 | 7,428 | 7,648 | 9,182 | 9,179 | 9,995 | 12,431 |
30 | 6,843 | 7,390 | 7,414 | 7,513 | 9,134 | 9,138 | 9,948 | 12,267 |
37 | 6,828 | 7,369 | 7,404 | 7,332 | 9,074 | 9,086 | 9,889 | 12,049 |
40 | 6,823 | - | - | 7,257 | 9,051 | 9,066 | 9,866 | 11,959 |
50 | 6,814 | - | - | 7,018 | 8,983 | 9,009 | 9,800 | 11,678 |
60 | 6,817 | - | - | 6,794 | 8,932 | 8,965 | 9,753 | 11,423 |
70 | 6,83 | - | - | - | 8,90 | 8,93 | 9,73 | 11,19 |
80 | 6,85 | - | - | - | 8,88 | 8,91 | 9,73 | 10,98 |
90 | 6,90 | - | - | - | 8,84 | 8,90 | 9,75 | 10,80 |
95 | 6,92 | - | - | - | 8,89 | 8,89 | 9,77 | 10,71 |
* 2-амино-2-(гидроксиметил)-1,3-пропандиол или трис(гидроксиметил)аминометан. Примечание - Неопределенность значений составляет: ±0,003 - при температуре 25 °С; ±0,005 - в интервале температур от 0 до 60 °С, кроме температуры 25 °С; ±0,009 - в интервале температур от 60 до 95 °С. | ||||||||
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
Температура, °С | , мВ | Коэффициент наклона , мВ | |
0 | 236,55 | 54,199 | 0,4918 |
5 | 234,13 | 55,191 | 0,4952 |
10 | 231,42 | 56,183 | 0,4988 |
15 | 228,57 | 57,175 | 0,5026 |
20 | 225,57 | 58,168 | 0,5066 |
25 | 222,34 | 59,160 | 0,5108 |
30 | 219,04 | 60,152 | 0,5150 |
35 | 215,65 | 61,144 | 0,5196 |
40 | 212,08 | 62,136 | 0,5242 |
45 | 208,35 | 63,128 | 0,5291 |
50 | 204,49 | 64,120 | 0,5341 |
55 | 200,56 | 65,112 | 0,5393 |
60 | 196,49 | 66,104 | 0,5448 |
70 | 187,82 | 68,089 | 0,5562 |
80 | 178,73 | 70,073 | 0,5685 |
90 | 169,52 | 72,057 | 0,5817 |
95 | 165,11 | 73,049 | 0,5886 |
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.
Электронный текст документа
и сверен по:
, 2007