Межгосударственный стандарт ГОСТ 8.134-98 "Государственная система обеспечения единства измерений. Шкала рН водных растворов" (введен в действие постановлением Государственного комитета РФ по стандартизации, метрологии и сертификации от 27 октября 1998 г. N 381) (утратил силу)

Межгосударственный стандарт ГОСТ 8.134-98
"Государственная система обеспечения единства измерений. Шкала рН водных растворов"
(введен в действие постановлением Государственного комитета РФ по стандартизации, метрологии и сертификации от 27 октября 1998 г. N 381)

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

Дата введения 1 июля 1999 г.

Взамен ГОСТ 8.134-74

ГАРАНТ:

Приказом Росстандарта от 10 июля 2014 г. N 788-ст взамен настоящего ГОСТа с 1 июля 2015 г. введен в действие ГОСТ 8.134-2014 "Государственная система обеспечения единства измерений. Метод измерений рН на основе ячеек Харнеда" для добровольного применения в РФ

1 Назначение и область применения

Настоящий стандарт распространяется на шкалу рН водных растворов и устанавливает значения рН для воспроизведения этой шкалы в диапазоне от 0 до 14 в интервале температур от 0 до 95°С.

Величина рН (водородного показателя) соответствует отрицательному десятичному логарифму активности ионов водорода в растворе

                             рН = - lg a .                           (1)

                                        н

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:

                                          0

                          рН = - lg(с y /c )                         (2)

                                     н н

или

                                            0

                       рН = - lg (m гамма /m ),                      (3)

                                   н     н

     0

где c         - молярная концентрация  ионов   водорода  в   стандартном

                состоянии, равная 1 моль х дм3;

    c         - молярная концентрация ионов водорода, моль х дм3;

     н

     0

    m         - моляльность  ионов  водорода  в  стандартном  состоянии,

                равная 1 моль х кг(-1);

    m         - моляльность ионов водорода, моль х кг(-1);

     н

    y , гамма - коэффициенты активности ионов водорода в  двух  системах

     н       н  выражения концентрации.

2 Инструментальное (практическое) определение значений рН

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

Электрод сравнения	КСl	(водный раствор концентрацией не менее 3,5 моль х кг(-1)	Раствор X	Н2	(101325 Па)	Pt	I
Электрод сравнения	КСl	(водный раствор концентрацией не менее 3,5 моль х кг(-1)	Раствор S	Н2	(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 КСl.

Значение рН раствора X, рН(Х), связано со значением рН эталонного раствора S, рН(S), следующим образом:

                                     E(S) - E(X)

                     pH(X) = pH(S) + ------------,                   (4)

                                     (RT/F) ln 10

где R - универсальная газовая  постоянная, равная (8,314510 +- 0,000070)

        Дж x моль(-1) x К(-1);

    Т - термодинамическая температура, К;

    F - константа  Фарадея,  равная  (9,648530 +- 0,000002) x 10(4) Кл x

        моль(-1).

Величину (RT/F)ln10 = k 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(X).

3 Шкала рН

3.1 Реперный буферный раствор (РБР)

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

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

Температура, °С	рН(РБР)	Температура,°С	рН(РБР)	Температура,°С	рН(РБР)
0	4,000	35	4,018	65	4,10
5	3,998	37	4,022	70	4,12
10	3,997	40	4,027	75	4,14
15	3,998	45	4,038	80	4,16
20	4,001	50	4,050	85	4,18
25	4,005	55	4,064	90	4,21
30	4,011	60	4,080	95	4,24

Определение значений рН, приписанных реперному буферному раствору рН, 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 x 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 рН реперного буферного раствора включает условие Бейтса-Гуггенгейма для определения активности хлорид-ионов (уравнение А.4 приложения А).

3.2 Эталонные буферные растворы (ЭБР)

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

Вычисленное по уравнению (4) на основе измеренных ЭДС ячеек I и II значение рН 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 рН (РЭ)

Рабочие эталоны рН (РЭ) определяют как производные от реперного буферного раствора. Приписанные им значения рН 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 рН ограничено только определенными критериями к их приготовлению. Значения рН шестнадцати растворов РЭ приведены в таблице 3.

Таблица 2 - Значения рН(ЭБР) для эталонных буферных растворов

Температура, °С	Калий гидротартрат (насыщенный раствор при 25°С) КНС4Н4О6	Калий дигидроцитрат (0,1 моль/кг) КН2С6Н5О7		Калий гидрофталат (0,05 моль/ /кг) КНС8Н4О4	Натрий моногидрофосфат (0,025 моль/кг) + калий дигидрофосфат (0,025 моль/кг) Na2HPO4 + KH2PO4	Натрий моногидрофосфат (0,03043 моль/кг) + калий дигидрофосфат (0,008695 моль/кг) Na2HPO4 + KH2PO4	Натрий тетраборат (0,01 моль/кг) Na2B4О7 x 10Н2О	Натрий гидрокарбонат (0,025 моль/кг) + натрий карбонат (0,025 моль/кг) NaHCO3 + Na2CO3
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 рН 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.

Таблица 3 - Значения рН (РЭ) для рабочих эталонов

Температура, °С	Калий тетраоксалат (0,1 моль/кг) КН3(С2О4)2 х 2Н2О	Калий тетраоксалат (0,05 моль/кг) КН3(С2О4)2 х 2Н2О	Натрий гидродигликолят (0,05 моль/кг) C4H5O5Na	Калий гидротартрат (насыщенный раствор при 25°С) КНС4Н4О6	Калий гидрофталат (0,05 моль/кг) КНС8Н4О4	Уксусная кислота (0,1 моль/дм3) + натрий ацетат (0,1 моль/дм3) СН3СООН + CH3COONa	Уксусная кислота (0,01 моль/дм3) + натрий ацетат (0,01 моль/дм3) СН3СООН + CH3COONa	Пиперазин фосфат (0,02 моль/кг) C4H10N2 х Н3РО4
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	-

Температура, °С	Натрий моногидрофосфат (0,025 моль/кг) + калий дигидрофосфат (0,025 моль/кг) Na2HPO4 + КН2РО4		Натрий моногидрофосфат (0,03043 моль/кг) + калий дигидрофосфат (0,008695 моль/кг) Na2HPO4 + КН2РО4	Натрий моногидрофосфат (0,04 моль/кг) + калий дигидрофосфат (0,01 моль/кг) Na2HPO4 + КН2РО4		Трис гидрохлорид (0,05 моль/кг) + трис* (0,01667 моль/кг)	Натрий тетраборат (0,05 моль/кг) Na2B4О7 x 10Н2О	Натрий тетраборат (0,01 моль/кг) Na2B4О7 x 10Н2О	Натрий гидрокарбонат (0,025 моль/кг) + натрий карбонат (0,025 моль/кг) NaHCO3 + Na2СО3	Кальций гидроксид (насыщенный раствор при 20°С) Ca(ОН)2
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 рН 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(X)

Буферные растворы, использованные для градуировки рН-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 рН(ЭБР ) = ... и рН(ЭБР ) = ... при ... К.

              1                2

Система градуирована по двум рабочим эталонам рН

      с pH(PЭ ) = ... и рН(РЭ ) = ... при ... К.

             1               2