Η κλίμακα pH δίνει στους χημικούς έναν τρόπο μέτρησης του πόσο όξινο είναι ένα διάλυμα. Ωστόσο, ισχύει μόνο για υδατικά διαλύματα και γιαυτό τα όριά της είναι από το 0 έως το 14. Όμως οι χημικοί συχνά χρησιμοποιούν άλλους διαλύτες όπως σε αντιδράσεις καταλυόμενες με οξύ. Μια νέα ευρεία κλίμακα μέτρησης της οξύτητας σε άλλον διαλύτη αντιμετωπίζει αυτό το θέμα και καλύπτει 28 μονάδες pH.
Η πληρέστερη αυτή κλίμακα, η κλίμακα οξύτητας διαλύτη (κατ αντιδιαστολή προς την κλίμακα οξύτητας νερου), εκτείνεται σε 28 βαθμούς οξύτητας και μετρήθηκε στον διαλύτη χαμηλής πολικότητας 1,2-διχλωροαιθάνιο (DCE). Ο πυρήνας αυτής της πειραματικής κλίμακας συνδέεται με την ενιαία κλίμακα οξύτητας (pH abs) σε μια πρωτοφανή και γενικευμένη προσέγγιση που βασίζεται μόνο σε πειραματικές τιμές. Αυτό επιτρέπει μελλοντικές μετρήσεις της ισχύος των οξέων και την προσαρμογή της τιμής της οξύτητας για διαλύτες χαμηλής πολικότητας. Η κλίμακα κατόπιν επικυρώθηκε υπολογιστικά. Τα καθαρά πειραματικά και υπολογιστικά δεδομένα συμφωνούν πολύ καλά.
Η κλίμακα DCE περιλαμβάνει 87 ρυθμιστικά διαλύματα με τιμές pH μεταξύ -13,0 και +15,4, δηλαδή παρόμοια με την συνήθη κλίμακα στο νερό αλλά σε υποθετικές και ακραίες τιμές pH -13,0 έως +15,4.
Οι ασυνήθιστες αυτές υψηλές οξύτητες στο DCE δεν εμφανίζονται μέσω διαλυτωμένων πρωτονίων (Η3Ο+: οξώνια), αλλά μάλλον μέσω ισχυρά όξινων μορίων ικανών να δώσουν απευθείας το πρωτόνιό τους, ακόμη και σε ασθενείς βάσεις που διαλύονται στο διάλυμα.
Έτσι, σε όλες τις εξεταζόμενες περιπτώσεις, δεν υπάρχει ούτε ένα διαλυτωμένο πρωτόνιο σε ένα λίτρο DCE.
Το μηδέν αυτής της κλίμακας αποδίδεται στο πικρικό οξύ διαλυμένο σε DCE, η υψηλότερη τιμή 13,2 αποδίδεται στο 9-COOMe-fluorene που αντιστοιχεί σε pH=15.4, και η χαμηλότερη τιμή 15,3 αποδίδεται στο CN-TCNP που αντιστοιχεί σε pH=13,0. Ένας πλήρης πίνακας βρίσκεται εδώ.
Η πληρέστερη αυτή κλίμακα, η κλίμακα οξύτητας διαλύτη (κατ αντιδιαστολή προς την κλίμακα οξύτητας νερου), εκτείνεται σε 28 βαθμούς οξύτητας και μετρήθηκε στον διαλύτη χαμηλής πολικότητας 1,2-διχλωροαιθάνιο (DCE). Ο πυρήνας αυτής της πειραματικής κλίμακας συνδέεται με την ενιαία κλίμακα οξύτητας (pH abs) σε μια πρωτοφανή και γενικευμένη προσέγγιση που βασίζεται μόνο σε πειραματικές τιμές. Αυτό επιτρέπει μελλοντικές μετρήσεις της ισχύος των οξέων και την προσαρμογή της τιμής της οξύτητας για διαλύτες χαμηλής πολικότητας. Η κλίμακα κατόπιν επικυρώθηκε υπολογιστικά. Τα καθαρά πειραματικά και υπολογιστικά δεδομένα συμφωνούν πολύ καλά.
Η κλίμακα DCE περιλαμβάνει 87 ρυθμιστικά διαλύματα με τιμές pH μεταξύ -13,0 και +15,4, δηλαδή παρόμοια με την συνήθη κλίμακα στο νερό αλλά σε υποθετικές και ακραίες τιμές pH -13,0 έως +15,4.
Οι ασυνήθιστες αυτές υψηλές οξύτητες στο DCE δεν εμφανίζονται μέσω διαλυτωμένων πρωτονίων (Η3Ο+: οξώνια), αλλά μάλλον μέσω ισχυρά όξινων μορίων ικανών να δώσουν απευθείας το πρωτόνιό τους, ακόμη και σε ασθενείς βάσεις που διαλύονται στο διάλυμα.
Έτσι, σε όλες τις εξεταζόμενες περιπτώσεις, δεν υπάρχει ούτε ένα διαλυτωμένο πρωτόνιο σε ένα λίτρο DCE.
Το μηδέν αυτής της κλίμακας αποδίδεται στο πικρικό οξύ διαλυμένο σε DCE, η υψηλότερη τιμή 13,2 αποδίδεται στο 9-COOMe-fluorene που αντιστοιχεί σε pH=15.4, και η χαμηλότερη τιμή 15,3 αποδίδεται στο CN-TCNP που αντιστοιχεί σε pH=13,0. Ένας πλήρης πίνακας βρίσκεται εδώ.
Πηγές:
και από το Άρθρο: CHEMISTRY WORLD (RCS) υπό LYNN MURPHY , 31 Αυγούστου 2017
Επιστημονικό άρθρο στο περιοδικό: Chemical Science με τίτλο: A unified view to Brønsted acidity scales: do we need solvated protons? υπό: Eno Paenurk, Karl Kaupmees, Daniel Himmel, Agnes Kütt, Ivari Kaljurand, Ilmar A. Koppel, Ingo Krossing and Ivo Leito που δημοσιεύτηκε την: 7 Αυγούστου 2017 DOI:10.1039/C7SC01424D
Εικόνες: Via RSC SOURCE: SHUTTERSTOCK και Chemical Science RSC Publishing
Η σύγχρονη έρευνα στη ΧΗΜΕΊΑ