Wie misst man den pH-Wert organischer Lösungsmittel genau?
Zunächst einmal ist der pH-Wert in organischen Lösungsmitteln bzw. nichtwässrigen Lösungsmitteln streng genommen eine ungenaue Aussage.
Der pH-Wert ist der negative Logarithmus der Konzentration von Wasserstoffionen in wässriger Lösung, aber es gibt keine freien Wasserstoffionen (Protonen) in wässriger Lösung, sondern nur Hydroniumionen H3O plus (noch komplexere Hydroniumionen) und die Ionisierungsnatur von Protonensäuren in Wasser ist Protonenübertragung, die Säure sei durch HA dargestellt: HA plus H2O ⇌ A- plus H3O plus Das heißt, die Säure HA überträgt das Proton auf Wasser, die Säure wird zur konjugierten Base A- und das Wasser wird zu H3O Plus, H3O Plus kann auch als Säure angesehen werden, dann ist Wasser bei dieser Ionisierung tatsächlich gleichbedeutend mit einer Base.
Bei der pH-Messung handelt es sich eigentlich um die Konzentration von H3O plus in einer wässrigen Lösung, genauer gesagt um die Aktivität solvatisierter Wasserstoffionen (H3O plus) in einer wässrigen Lösung. In nichtwässrigen Lösungsmitteln ist das Ziel der Säure zur Übertragung von Protonen nicht Wasser, und das erzeugte H3O plus ist es auch nicht. Um den Säuregehalt zu vergleichen, sollte daher die Fähigkeit der Säure zur Protonenabgabe berücksichtigt werden. Auf das Konzept der pH-Wert-Messung sollte am besten verzichtet werden. Wenn Sie einen Näherungswert verwenden müssen, kann das Konzept zur Messung der Aktivität von (solvatisierten) Wasserstoffionen in nichtwässrigen Lösungsmittellösungen verwendet werden. Wenn Sie den negativen Logarithmus der Aktivität solvatisierter Wasserstoffionen in einer nichtwässrigen Lösungsmittellösung, auch „pH-Wert in einer nichtwässrigen Lösung“ genannt, nennen möchten, ist das natürlich in Ordnung.
Beispielsweise kann die Ionisierung von saurem HA im Lösungsmittel Eisessig wie folgt ausgedrückt werden: HA plus CH3COOH ⇌ A- plus CH3C(OH)2 plus CH3C(OH)2 plus ist das solvatisierte Wasserstoffion im Lösungsmittel Eisessig Aktivität (Sie kann als negativer Logarithmus der Konzentration in verdünnter Lösung angenähert werden und kann auch als „pH-Wert“ im Lösungsmittel Eisessig bezeichnet werden. Der „pH-Wert“ in diesem nichtwässrigen Lösungsmittel liegt normalerweise nicht unbedingt zwischen 0-14 und „neutral“ entsprechen nicht unbedingt dem pH-Wert=7, da das Ionenprodukt (298,15 K) von Wasser 1*10^ (-14) beträgt. Es gibt ungefähr zwei Messungen Methoden, und die Grundidee ähnelt der in wässriger Lösung:
1. Indikatormethode: Wählen Sie einen Indikator, der bei der Aufnahme von Protonen in einem nichtwässrigen Lösungsmittel eine Farbänderung erfahren kann. Tatsächlich können viele Säure-Base-Indikatoren in nichtwässrigen Lösungsmitteln verwendet werden. pH-Testpapier kann oft einen bestimmten „pH-Wert“ in nichtwässrigen Lösungsmitteln messen. Eine kleine Menge Phenolphthaleinalkohollösung kann in konzentrierte Schwefelsäure oder konzentrierte Phosphorsäure getropft werden. Es ist eine deutliche rote Farbe zu erkennen. Die orange-gelbe Farbe entsteht durch die Protonierung von Phenolphthalein durch eine starke Säure und den Verlust von Wasser unter Bildung einer Verbindung mit einer Trityl-positiven Ionenstruktur. Zur Messung des Säuregehalts von Supersäuren, also der Protonierungsfähigkeit, also der Verwendung geeigneter Indikatoren, plus kolorimetrischer oder spektrophotometrischer Bestimmung. Wenn Sie einen geeigneten Indikator auswählen und Spektrophotometrie hinzufügen können, können Sie die Aktivität von Wasserstoffionen in nichtwässrigen Lösungsmittellösungen vergleichen. Der Nachteil besteht darin, dass die Messung des Absolutwerts oft eine komplizierte Kalibrierung erfordert und die Genauigkeit nicht hoch ist.
2. Potentiometrische Methode: Wählen Sie die Wasserstoffionen-selektive Elektrode (Wasserstoffionen-Anzeigeelektrode) im nichtwässrigen Lösungsmittel aus und arbeiten Sie zur Bestimmung mit der Referenzelektrode zusammen. Die gebräuchlichste wasserstoffionenselektive Elektrode – die Glaselektrode – kann im Allgemeinen in nichtwässrigen Lösungsmitteln verwendet werden, muss jedoch in nichtwässrigen Lösungsmitteln neu kalibriert werden; Die Referenzelektrode muss jedoch eine Referenzelektrode für nichtwässrige Lösungen sein, normalerweise Gan. Die Quecksilberelektrode ist ein wässriger KCl-Elektrolyt, der im Allgemeinen nicht direkt für nichtwässrige Lösungen verwendet werden kann. Wenn es widerwillig verwendet wird, führt es aufgrund des Einflusses des Flüssigkeitsübergangspotentials leicht zu instabilen Messungen und erhöhten Fehlern. Am besten wählen Sie eine Ag-AgCl-Elektrode, die für nichtwässrige Lösungen geeignet ist. usw. Es gibt viele Hersteller, die sie anbieten, und Sie können im Internet diejenigen finden, die für das von Ihnen verwendete Lösungsmittel geeignet sind. Schließen Sie die entsprechende wasserstoffionenselektive Elektrode und Referenzelektrode an das pH-Messgerät an und es kann wie der pH-Wert in wässriger Lösung gemessen werden, es muss jedoch kalibriert werden, um eine genaue Messung zu erzielen. Wenn es nicht kalibriert ist, dient der gemessene „pH-Wert“ nur als Referenz. Wenn es sich um eine Säure-Base-Titration in einem nichtwässrigen Lösungsmittel handelt, verwenden Sie einfach den Potential- oder „pH-Wert“-Sprungpunkt als Äquivalenzpunkt. Auch der Bereich des pH-Meters sollte gut gewählt werden, da der „pH-Wert“ in nichtwässrigen Lösungsmitteln oft den Bereich von 0-14 überschreitet.
