Come misurare con precisione il pH dei solventi organici?
Prima di tutto, in senso stretto, il pH nei solventi organici, o solventi non acquosi, è un'affermazione imprecisa.
Il pH è il logaritmo negativo della concentrazione di ioni idrogeno in soluzione acquosa, ma non ci sono ioni idrogeno liberi (protoni) in soluzione acquosa, solo ioni idronio H3O plus (ioni idronio ancora più complessi) e la natura di ionizzazione degli acidi protonici in l'acqua è trasferimento di protoni, sia l'acido rappresentato da HA: HA più H2O ⇌ A- più H3O più Vale a dire, l'acido HA trasferisce il protone all'acqua, l'acido diventa la base coniugata A- e l'acqua diventa H3O plus , H3O plus può anche essere considerato un acido An, quindi l'acqua è effettivamente equivalente a una base in questa ionizzazione.
La misura del pH è in realtà la concentrazione di H3O plus in una soluzione acquosa, più precisamente, l'attività degli ioni idrogeno solvatati (H3O plus ) in una soluzione acquosa. Nei solventi non acquosi, l'obiettivo dell'acido per trasferire i protoni non è l'acqua e l'H3O plus generato non lo è. Pertanto, per confrontare l'acidità, dovrebbe essere considerata la capacità dell'acido di donare protoni. È meglio non utilizzare il concetto di misurazione del valore del pH. Se è necessario utilizzare un approssimativo Il concetto può essere utilizzato per misurare l'attività degli ioni idrogeno (solvatati) in soluzioni solventi non acquose. Ovviamente, se vuoi chiamare il logaritmo negativo dell'attività degli ioni idrogeno solvatati in una soluzione solvente non acquosa chiamato anche "il valore del pH in una soluzione non acquosa", va bene.
Ad esempio, nel solvente dell'acido acetico glaciale, la ionizzazione dell'acido HA può essere espressa come: HA più CH3COOH ⇌ A- più CH3C(OH)2 più CH3C(OH)2 plus è lo ione idrogeno solvatato nel solvente dell'acido acetico glaciale, il suo attività (Può essere approssimato come il logaritmo negativo della concentrazione in soluzione diluita, e può anche essere chiamato il "valore pH" nel solvente dell'acido acetico glaciale. Il "valore pH" in questo solvente non acquoso non è necessariamente di solito compreso tra 0-14, e "neutro" non corrisponde necessariamente al pH=7, perché il prodotto ionico (298,15 K) dell'acqua è 1*10^ (-14). Ci sono circa due misurazioni metodi, e l'idea di base è simile a quella in soluzione acquosa:
1. Metodo dell'indicatore, scegli un indicatore che può subire un cambiamento di colore quando riceve protoni in un solvente non acquoso. Infatti, molti indicatori acido-base possono essere utilizzati in solventi non acquosi. La carta per il test del pH può spesso misurare un certo "valore pH" in solventi non acquosi. Una piccola quantità di soluzione alcolica di fenolftaleina può essere gocciolata in acido solforico concentrato o acido fosforico concentrato. Si può notare un evidente colore rosso. Il colore giallo-arancio è causato dalla protonazione della fenolftaleina da parte di un acido forte e dalla perdita di acqua per formare un composto con una struttura di ioni positivi al tritile. Misurare l'acidità dei superacidi, cioè la capacità di protonazione, cioè utilizzare opportuni indicatori, più determinazione colorimetrica o spettrofotometrica. Se puoi scegliere un indicatore adatto e aggiungere la spettrofotometria, puoi confrontare l'attività degli ioni idrogeno in soluzioni solventi non acquose. Lo svantaggio è che la misurazione del valore assoluto richiede spesso una calibrazione complicata e la precisione non è elevata.
2. Metodo potenziometrico, selezionare l'elettrodo selettivo per gli ioni idrogeno (elettrodo che indica gli ioni idrogeno) nel solvente non acquoso e cooperare con l'elettrodo di riferimento per la determinazione. L'elettrodo selettivo per ioni idrogeno più comune - l'elettrodo di vetro, in generale, può essere utilizzato in solventi non acquosi, ma deve essere ricalibrato in solventi non acquosi; ma l'elettrodo di riferimento deve essere un elettrodo di riferimento per soluzione non acquosa, solitamente Gan L'elettrodo di mercurio è un elettrolita acquoso KCl, che generalmente non può essere utilizzato direttamente per soluzioni non acquose. Se viene utilizzato con riluttanza, porterà facilmente a misurazioni instabili e aumenterà gli errori a causa dell'influenza del potenziale di giunzione liquida. È meglio scegliere un elettrodo Ag-AgCl adatto a soluzioni non acquose. ecc. Ci sono molti produttori che li forniscono e puoi trovare quelli adatti al solvente che usi su Internet. Collegare l'elettrodo selettivo per ioni idrogeno e l'elettrodo di riferimento appropriati al pHmetro e può essere misurato come il valore del pH in una soluzione acquosa, ma deve essere calibrato per ottenere una misurazione accurata. Se non è calibrato, il "valore pH" misurato Solo per riferimento. Se si tratta di una titolazione acido-base in un solvente non acquoso, utilizzare semplicemente il punto di salto potenziale o "valore pH" come punto di equivalenza. Anche l'intervallo del pHmetro dovrebbe essere selezionato bene e il "valore pH" nei solventi non acquosi spesso supera l'intervallo di 0-14.
