Làm thế nào để đo chính xác độ pH của dung môi hữu cơ?
Trước hết, nói đúng ra, độ pH trong dung môi hữu cơ, hoặc dung môi không chứa nước, là một tuyên bố không chính xác.
pH là logarit âm của nồng độ ion hydro trong dung dịch nước, nhưng không có ion hydro tự do (proton) trong dung dịch nước, chỉ có ion hydronium H3O cộng (thậm chí ion hydronium phức tạp hơn) và bản chất ion hóa của axit proton trong nước là sự chuyển proton, hãy để axit được đại diện bởi HA: HA cộng H2O ⇌ A- cộng H3O cộng Tức là, axit HA chuyển proton cho nước, axit trở thành bazơ liên hợp A- và nước trở thành H3O cộng , H3O cộng cũng có thể được coi là một axit An, khi đó nước thực sự tương đương với một bazơ trong quá trình ion hóa này.
Phép đo pH thực chất là nồng độ của H3O cộng trong dung dịch nước, chính xác hơn là hoạt độ của các ion hydro hòa tan (H3O cộng) trong dung dịch nước. Trong dung môi không chứa nước, mục tiêu của axit để chuyển proton không phải là nước và H3O cộng được tạo ra thì không. Do đó, để so sánh độ axit, cần xem xét khả năng tặng proton của axit. Tốt nhất là không sử dụng khái niệm đo giá trị pH. Nếu bạn phải sử dụng giá trị gần đúng Khái niệm này có thể được sử dụng để đo hoạt độ của các ion hydro (đã hòa tan) trong dung dịch dung môi không chứa nước. Tất nhiên, nếu bạn muốn gọi logarit âm của hoạt độ của các ion hydro solvat hóa trong dung dịch dung môi không chứa nước hay còn gọi là "giá trị pH trong dung dịch không chứa nước" thì cũng không sao.
Ví dụ, trong dung môi axit axetic băng, quá trình ion hóa axit HA có thể được biểu thị như sau: HA cộng CH3COOH ⇌ A- cộng CH3C(OH)2 cộng CH3C(OH)2 cộng là ion hydro hòa tan trong dung môi axit axetic băng, hoạt độ ( Nó có thể được tính gần đúng bằng logarit âm của nồng độ trong dung dịch pha loãng và cũng có thể được gọi là "giá trị pH" trong dung môi axit axetic băng. "Giá trị pH" trong dung môi không chứa nước này không nhất thiết phải nằm trong khoảng 0-14 và "trung tính" không nhất thiết phải tương ứng với pH=7, vì tích số ion (298,15K) của nước là 1*10^ (-14). Có khoảng hai phép đo các phương pháp và ý tưởng cơ bản tương tự như trong dung dịch nước:
1. Phương pháp chỉ thị, chọn chất chỉ thị có thể thay đổi màu sắc khi nhận proton trong dung môi không nước. Trên thực tế, nhiều chất chỉ thị axit-bazơ có thể được sử dụng trong dung môi không chứa nước. Giấy thử pH thường có thể đo một "giá trị pH" nhất định trong dung môi không chứa nước. Có thể nhỏ từng giọt dung dịch rượu phenolphtalein vào axit sunfuric đặc hoặc axit photphoric đặc. Màu đỏ rõ ràng có thể được nhìn thấy. Màu vàng cam là do axit mạnh proton phenolphtalein và mất nước để tạo thành hợp chất có cấu trúc ion dương trityl. Để đo độ axit của siêu axit, tức là khả năng proton hóa, tức là sử dụng các chất chỉ thị thích hợp, cộng với phép đo màu hoặc phép đo quang phổ. Nếu bạn có thể chọn một chất chỉ thị phù hợp và thêm phép đo quang phổ, bạn có thể so sánh hoạt động của các ion hydro trong dung dịch dung môi không chứa nước. Nhược điểm là phép đo giá trị tuyệt đối thường phải hiệu chuẩn phức tạp và độ chính xác không cao.
2. Phương pháp đo điện thế, chọn điện cực chọn lọc ion hydro (điện cực chỉ thị ion hydro) trong dung môi không chứa nước và kết hợp với điện cực tham chiếu để xác định. Nói chung, điện cực chọn lọc ion hydro phổ biến nhất - điện cực thủy tinh, nói chung, có thể được sử dụng trong dung môi không chứa nước, nhưng phải được hiệu chuẩn lại trong dung môi không chứa nước; nhưng điện cực tham chiếu phải là điện cực tham chiếu dung dịch không chứa nước, thường là Gan. Điện cực thủy ngân là chất điện phân chứa nước KCl, thường không thể sử dụng trực tiếp cho dung dịch không chứa nước. Nếu nó được sử dụng một cách miễn cưỡng, nó sẽ dễ dẫn đến phép đo không ổn định và tăng sai số do ảnh hưởng của điện thế tiếp giáp chất lỏng. Tốt nhất là chọn điện cực Ag-AgCl phù hợp với dung dịch không chứa nước. v.v. Có rất nhiều nhà sản xuất cung cấp chúng và bạn có thể tìm thấy những nhà sản xuất phù hợp với dung môi bạn sử dụng trên Internet. Kết nối điện cực chọn lọc ion hydro thích hợp và điện cực tham chiếu với máy đo pH và nó có thể được đo giống như giá trị pH trong dung dịch nước, nhưng nó phải được hiệu chuẩn để đạt được phép đo chính xác. Nếu nó không được hiệu chuẩn, "giá trị pH" đo được Chỉ để tham khảo. Nếu đó là phép chuẩn độ axit-bazơ trong dung môi không chứa nước, thì chỉ cần sử dụng điểm nhảy tiềm năng hoặc "giá trị pH" làm điểm tương đương. Phạm vi của máy đo pH cũng nên được lựa chọn tốt và "giá trị pH" trong dung môi không chứa nước thường vượt quá phạm vi 0-14.
