Как точно измерить рН органических растворителей?
Во-первых, строго говоря, pH в органических растворителях или неводных растворителях является неточным определением.
рН есть отрицательный логарифм концентрации ионов водорода в водном растворе, но свободных ионов водорода (протонов) в водном растворе нет, только ионы гидроксония Н3О плюс (еще более сложные ионы гидроксония), а характер ионизации протонных кислот в вода - перенос протона, пусть кислота будет представлена как НА: НА плюс Н2О ⇌ А- плюс Н3О плюс То есть кислота НА переносит протон в воду, кислота становится сопряженным основанием А-, а вода становится Н3О plus , H3O plus также можно рассматривать как кислоту, тогда вода фактически эквивалентна основанию в этой ионизации.
Измерение pH на самом деле представляет собой концентрацию H3O plus в водном растворе, точнее, активность сольватированных ионов водорода (H3O plus ) в водном растворе. В неводных растворителях мишенью кислоты для переноса протонов является не вода, и не является генерируемая H3O plus. Поэтому для сравнения кислотности следует учитывать способность кислоты отдавать протоны. Лучше не использовать концепцию измерения значения pH. Если необходимо использовать приблизительное понятие, то его можно использовать для измерения активности (сольватированных) ионов водорода в неводных растворах растворителей. Конечно, если вы хотите называть отрицательный логарифм активности сольватированных ионов водорода в неводном растворе также «значением pH в неводном растворе», это нормально.
Например, в растворителе ледяной уксусной кислоты ионизация кислоты HA может быть выражена как: HA плюс CH3COOH ⇌ A- плюс CH3C(OH)2 плюс CH3C(OH)2 плюс сольватированный ион водорода в растворителе ледяной уксусной кислоты, его активность ( Его можно аппроксимировать как отрицательный логарифм концентрации в разбавленном растворе, и его также можно назвать «значением pH» в растворителе ледяной уксусной кислоты. «Значение pH» в этом неводном растворителе не обязательно обычно находится между 0-14, а «нейтральный» не обязательно соответствует pH=7, потому что ионное произведение (298,15 К) воды равно 1*10^ (-14). Существует примерно два измерения методы, и основная идея аналогична таковой в водном растворе:
1. Индикаторный метод, выбрать индикатор, который может претерпевать изменение цвета при приеме протонов в неводном растворителе. Фактически многие кислотно-основные индикаторы можно использовать в неводных растворителях. Бумага для измерения pH часто может измерять определенное «значение pH» в неводных растворителях. Небольшое количество спиртового раствора фенолфталеина можно капнуть в концентрированную серную кислоту или концентрированную фосфорную кислоту. Виден ярко выраженный красный цвет. Оранжево-желтый цвет обусловлен протонированием фенолфталеина сильной кислотой и потерей воды с образованием соединения со структурой тритилового положительного иона. Для измерения кислотности суперкислот, то есть способности к протонированию, то есть использовать соответствующие индикаторы, плюс колориметрическое или спектрофотометрическое определение. Если вы можете выбрать подходящий индикатор и добавить спектрофотометрию, вы можете сравнить активность ионов водорода в неводных растворах растворителей. Недостатком является то, что измерение абсолютной величины часто требует сложной калибровки и невысокой точности.
2. Потенциометрический метод, выберите электрод, селективный к ионам водорода (электрод, показывающий ионы водорода), в неводном растворителе и сотрудничайте с эталонным электродом для определения. Наиболее распространенный электрод, селективный по отношению к ионам водорода, - стеклянный электрод, вообще говоря, может использоваться в неводных растворителях, но должен быть повторно откалиброван в неводных растворителях; но электрод сравнения должен быть электродом сравнения с неводным раствором, обычно Gan. Ртутный электрод представляет собой водный электролит KCl, который обычно нельзя использовать непосредственно для неводных растворов. Если его использовать неохотно, это легко приведет к нестабильности измерения и увеличению погрешностей из-за влияния потенциала жидкостного перехода. Лучше всего выбрать электрод Ag-AgCl, подходящий для неводных растворов. и т. д. Есть много производителей, которые их поставляют, и вы можете найти те, которые подходят для используемого вами растворителя, в Интернете. Подсоедините соответствующий электрод, селективный к ионам водорода, и электрод сравнения к pH-метру, и его можно будет измерить так же, как значение pH в водном растворе, но для достижения точности измерения его необходимо откалибровать. Если он не откалиброван, измеренное «значение pH» только для справки. Если это кислотно-щелочное титрование в неводном растворителе, то просто используйте потенциал или точку скачка «значения pH» в качестве точки эквивалентности. Диапазон pH-метра также должен быть выбран правильно, а «значение pH» в неводных растворителях часто превышает диапазон 0-14.
