จะวัดค่า pH ของตัวทำละลายอินทรีย์ได้อย่างไร?
ประการแรก พูดอย่างเคร่งครัด ค่า pH ในตัวทำละลายอินทรีย์หรือตัวทำละลายที่ไม่ใช่น้ำเป็นข้อความที่ไม่แน่ชัด
pH คือค่าลอการิทึมเชิงลบของความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนในสารละลายที่เป็นน้ำ แต่ไม่มีไฮโดรเจนไอออนอิสระ (โปรตอน) ในสารละลายที่เป็นน้ำ มีเพียงไฮโดรเนียมไอออน H3O บวก (ไฮโดรเนียมไอออนที่ซับซ้อนกว่าด้วยซ้ำ) และธรรมชาติของไอออนไนซ์ของกรดโปรตอนิกใน น้ำคือการถ่ายโอนโปรตอน ให้กรดแทนด้วย HA: HA บวก H2O ⇌ A- บวก H3O บวก กล่าวคือ กรด HA ถ่ายโอนโปรตอนไปยังน้ำ กรดกลายเป็นคอนจูเกตเบส A- และน้ำกลายเป็น H3O บวก , H3O บวกสามารถถือเป็นกรดได้ ดังนั้นน้ำจึงเทียบเท่ากับเบสในการแตกตัวเป็นไอออน
การวัดค่า pH แท้จริงแล้วคือความเข้มข้นของ H3O บวกในสารละลายที่เป็นน้ำ หรือที่แม่นยำกว่านั้นคือกิจกรรมของไฮโดรเจนไอออนที่มีสารละลาย (H3O บวก ) ในสารละลายที่เป็นน้ำ ในตัวทำละลายที่ไม่ใช่น้ำ เป้าหมายของกรดในการถ่ายโอนโปรตอนไม่ใช่น้ำ และ H3O plus ที่สร้างขึ้นนั้นไม่ใช่น้ำ ดังนั้นในการเปรียบเทียบความเป็นกรดจึงควรพิจารณาถึงความสามารถของกรดในการบริจาคโปรตอน เป็นการดีที่สุดที่จะไม่ใช้แนวคิดในการวัดค่า pH หากคุณต้องใช้แนวคิด The โดยประมาณ เพื่อวัดกิจกรรมของไอออนไฮโดรเจน (ที่ละลายแล้ว) ในสารละลายตัวทำละลายที่ไม่ใช่น้ำ แน่นอน ถ้าคุณต้องการเรียกค่าลอการิทึมเชิงลบของกิจกรรมของไอออนไฮโดรเจนที่ถูกละลายในสารละลายตัวทำละลายที่ไม่มีน้ำเรียกอีกอย่างว่า "ค่า pH ในสารละลายที่ไม่มีน้ำ" ก็ไม่เป็นไร
ตัวอย่างเช่น ในตัวทำละลายกรดธารน้ำแข็ง การแตกตัวเป็นไอออนของกรด HA สามารถแสดงเป็น: HA บวก CH3COOH ⇌ A- บวก CH3C(OH)2 บวก CH3C(OH)2 บวก คือไฮโดรเจนไอออนที่ถูกละลายในตัวทำละลายกรดน้ำแข็ง กิจกรรม ( สามารถประมาณเป็นค่าลอการิทึมเชิงลบของความเข้มข้นในสารละลายเจือจาง และยังสามารถเรียกว่า "ค่า pH" ในตัวทำละลายกรดน้ำแข็งได้ "ค่า pH" ในตัวทำละลายที่ไม่ใช่น้ำนี้มักไม่จำเป็นต้องอยู่ระหว่าง 0-14 และ "เป็นกลาง" ไม่จำเป็นต้องสอดคล้องกับค่า pH=7 เนื่องจากผลิตภัณฑ์ไอออน (298.15K) ของน้ำคือ 1*10^ (-14) มีการวัดค่าประมาณสองครั้ง วิธีการ และแนวคิดพื้นฐานคล้ายกับในสารละลายที่เป็นน้ำ:
1. วิธีการอินดิเคเตอร์ เลือกอินดิเคเตอร์ที่สามารถเปลี่ยนสีได้เมื่อได้รับโปรตอนในตัวทำละลายที่ไม่มีน้ำ อันที่จริงแล้ว อินดิเคเตอร์ที่เป็นกรด-เบสหลายชนิดสามารถใช้กับตัวทำละลายที่ไม่ใช่น้ำได้ กระดาษทดสอบค่า pH มักจะวัด "ค่า pH" บางอย่างในตัวทำละลายที่ไม่ใช่น้ำได้ สารละลายฟีนอฟทาลีนแอลกอฮอล์จำนวนเล็กน้อยสามารถหยดลงในกรดซัลฟิวริกเข้มข้นหรือกรดฟอสฟอริกเข้มข้น จะเห็นสีแดงชัดเจน สีเหลืองอมส้มเกิดจากการโปรตอนของฟีนอฟทาลีนด้วยกรดแก่และการสูญเสียน้ำเพื่อสร้างสารประกอบที่มีโครงสร้างไอออนบวกแบบไตรทิล ในการวัดความเป็นกรดของกรดซุปเปอร์แอซิด นั่นคือ ความสามารถในการเกิดโปรตอน กล่าวคือ ใช้อินดิเคเตอร์ที่เหมาะสม รวมทั้งการกำหนดสีหรือสเปกโตรโฟโตเมตริก หากคุณสามารถเลือกอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสมและเพิ่มสเปกโตรโฟโตเมทรีได้ คุณจะเปรียบเทียบกิจกรรมของไฮโดรเจนไอออนในสารละลายตัวทำละลายที่ไม่มีน้ำได้ ข้อเสียคือการวัดค่าสัมบูรณ์มักต้องสอบเทียบที่ซับซ้อนและมีความแม่นยำไม่สูง
2. วิธีโพเทนชิโอเมตริก เลือกอิเล็กโทรดคัดเลือกไอออนของไฮโดรเจน (อิเล็กโทรดบ่งชี้ไอออนของไฮโดรเจน) ในตัวทำละลายที่ไม่มีน้ำ และร่วมมือกับอิเล็กโทรดอ้างอิงเพื่อกำหนด อิเล็กโทรดคัดเลือกไอออนไฮโดรเจนที่พบมากที่สุด - อิเล็กโทรดแก้ว โดยทั่วไปสามารถใช้กับตัวทำละลายที่ไม่มีน้ำได้ แต่ต้องสอบเทียบใหม่อีกครั้งในตัวทำละลายที่ไม่มีน้ำ แต่อิเล็กโทรดอ้างอิงต้องเป็นอิเล็กโทรดอ้างอิงที่ไม่มีสารละลายซึ่งโดยปกติจะเป็น Gan อิเล็กโทรดปรอทเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่มีน้ำเป็น KCl ซึ่งโดยทั่วไปไม่สามารถใช้กับสารละลายที่ไม่มีน้ำได้โดยตรง หากใช้อย่างไม่เต็มใจ จะนำไปสู่การวัดที่ไม่เสถียรได้ง่ายและเพิ่มข้อผิดพลาดเนื่องจากอิทธิพลของศักยภาพในการแยกของเหลว เป็นการดีที่สุดที่จะเลือกหัววัด Ag-AgCl ที่เหมาะกับสารละลายที่ไม่มีน้ำ เป็นต้น มีผู้ผลิตหลายรายที่จัดหาผลิตภัณฑ์เหล่านี้ และคุณสามารถค้นหาผลิตภัณฑ์ที่เหมาะกับตัวทำละลายที่คุณใช้บนอินเทอร์เน็ต เชื่อมต่ออิเล็กโทรดเจาะจงไอออนของไฮโดรเจนที่เหมาะสมและอิเล็กโทรดอ้างอิงเข้ากับเครื่องวัดค่า pH และสามารถวัดได้เหมือนกับค่า pH ในสารละลายที่เป็นน้ำ แต่ต้องได้รับการสอบเทียบเพื่อให้ได้การวัดที่แม่นยำ หากไม่ได้รับการปรับเทียบ "ค่า pH" ที่วัดได้จะใช้สำหรับการอ้างอิงเท่านั้น หากเป็นการไทเทรตกรด-เบสในตัวทำละลายที่ไม่ใช่น้ำ ให้ใช้จุดข้ามศักย์หรือ "ค่า pH" เป็นจุดสมมูล ควรเลือกช่วงของเครื่องวัดค่า pH ให้ดี และ "ค่า pH" ในตัวทำละลายที่ไม่ใช่น้ำมักจะเกินช่วง 0-14
