چگونه PH حلال های آلی را به طور دقیق اندازه گیری کنیم؟
اول از همه، به طور دقیق، pH در حلال های آلی، یا حلال های غیر آبی، بیانیه ای نادقیق است.
pH لگاریتم منفی غلظت یونهای هیدروژن در محلول آبی است، اما هیچ یون هیدروژن آزاد (پروتون) در محلول آبی وجود ندارد، فقط یون هیدرونیوم H3O پلاس (یونهای هیدرونیوم حتی پیچیدهتر) و ماهیت یونیزه شدن اسیدهای پروتونیک در محلول آبی وجود دارد. آب انتقال پروتون است، اجازه دهید اسید با HA نشان داده شود: HA به اضافه H2O ⇌ A- به اضافه H3O به اضافه، یعنی اسید HA پروتون را به آب منتقل می کند، اسید تبدیل به باز مزدوج A- و آب تبدیل به H3O می شود. به علاوه، H3O plus را می توان به عنوان یک اسید نیز در نظر گرفت، پس آب در واقع در این یونیزاسیون معادل یک باز است.
اندازه گیری pH در واقع غلظت H3O پلاس در یک محلول آبی، به طور دقیق تر، فعالیت یون های هیدروژن حل شده (H3O plus) در یک محلول آبی است. در حلال های غیر آبی، هدف اسید برای انتقال پروتون ها آب نیست و H3O پلاس تولید شده نیز چنین نیست. بنابراین، برای مقایسه اسیدیته، باید توانایی اسید برای اهدای پروتون در نظر گرفته شود. بهتر است از مفهوم اندازه گیری مقدار pH استفاده نکنید. اگر باید از یک عدد تقریبی استفاده کنید این مفهوم را می توان برای اندازه گیری فعالیت یون های هیدروژن (محلول شده) در محلول های حلال غیر آبی استفاده کرد. البته، اگر میخواهید لگاریتم منفی فعالیت یونهای هیدروژن حلشده در محلول حلال غیرآبی را «مقدار pH در محلول غیرآبی» نیز بنامید، اشکالی ندارد.
به عنوان مثال، در حلال اسید استیک یخبندان، یونیزاسیون اسید HA را می توان به صورت زیر بیان کرد: HA به اضافه CH3COOH ⇌ A- به علاوه CH3C(OH)2 به علاوه CH3C(OH)2 پلاس یون هیدروژن حل شده در حلال اسید استیک یخچالی است. فعالیت ( می توان آن را به عنوان لگاریتم منفی غلظت در محلول رقیق تخمین زد و همچنین می توان آن را "مقدار pH" در حلال اسید استیک یخچالی نامید. "مقدار pH" در این حلال غیر آبی لزوماً بین 0-14، و "خنثی" لزوماً با pH مطابقت ندارد=7، زیرا محصول یونی (298.15K) آب 1*10^ (-14) است. تقریباً دو اندازه گیری وجود دارد روشها، و ایده اصلی شبیه به آن در محلول آبی است:
1. روش نشانگر، شاخصی را انتخاب کنید که هنگام دریافت پروتون در یک حلال غیر آبی، تغییر رنگ دهد. در واقع، بسیاری از شاخص های اسید-باز را می توان در حلال های غیر آبی استفاده کرد. کاغذ آزمایش pH اغلب می تواند یک "مقدار pH" معین را در حلال های غیر آبی اندازه گیری کند. مقدار کمی از محلول الکل فنل فتالئین را می توان در اسید سولفوریک غلیظ یا اسید فسفریک غلیظ ریخته شود. رنگ قرمز واضح دیده می شود. رنگ زرد نارنجی در اثر پروتونه شدن فنل فتالئین توسط یک اسید قوی و از دست دادن آب برای تشکیل ترکیبی با ساختار یون مثبت تریتیل ایجاد می شود. برای اندازه گیری اسیدیته سوپراسیدها، یعنی توانایی پروتوناسیون، یعنی استفاده از شاخص های مناسب، به علاوه تعیین رنگ سنجی یا اسپکتروفتومتری. اگر بتوانید یک شاخص مناسب انتخاب کنید و اسپکتروفتومتری را اضافه کنید، می توانید فعالیت یون های هیدروژن را در محلول های حلال غیر آبی مقایسه کنید. نقطه ضعف این است که اندازه گیری مقدار مطلق اغلب به کالیبراسیون پیچیده نیاز دارد و دقت بالایی ندارد.
2. روش پتانسیومتری، الکترود انتخابی یون هیدروژن (الکترود نشان دهنده یون هیدروژن) را در حلال غیر آبی انتخاب کنید و برای تعیین با الکترود مرجع همکاری کنید. رایج ترین الکترود انتخابی یون هیدروژن - الکترود شیشه ای، به طور کلی، می تواند در حلال های غیر آبی استفاده شود، اما باید دوباره در حلال های غیر آبی کالیبره شود. اما الکترود مرجع باید یک الکترود مرجع محلول غیرآبی باشد، معمولاً Gan. اگر با اکراه از آن استفاده شود، به راحتی منجر به اندازه گیری ناپایدار و افزایش خطا به دلیل تأثیر پتانسیل اتصال مایع می شود. بهتر است یک الکترود Ag-AgCl مناسب برای محلول های غیر آبی انتخاب کنید. و غیره. تولیدکنندگان زیادی وجود دارند که آنها را عرضه می کنند، و شما می توانید حلال های مناسب برای حلال مورد استفاده خود را در اینترنت پیدا کنید. الکترود انتخابی یون هیدروژن و الکترود مرجع مناسب را به pH متر وصل کنید و می توان آن را مانند مقدار pH در محلول آبی اندازه گیری کرد، اما برای رسیدن به اندازه گیری دقیق باید کالیبره شود. اگر کالیبره نشده باشد، "مقدار pH" اندازه گیری شده فقط برای مرجع است. اگر یک تیتراسیون اسید-باز در یک حلال غیر آبی است، فقط از نقطه پرش پتانسیل یا "مقدار pH" به عنوان نقطه هم ارزی استفاده کنید. محدوده PH متر نیز باید به خوبی انتخاب شود و "مقدار pH" در حلال های غیر آبی اغلب از محدوده 0-14 فراتر می رود.
