हैमेट एसिडिटी फ़ंक्शन

हैम्मेट अम्लता समारोह (एच₀) अम्लता का एक उपाय है जिसका उपयोग सुपर एसिड सहित मजबूत एसिड के बहुत केंद्रित समाधानों के लिए किया जाता है। यह भौतिक कार्बनिक रसायनज्ञ लुई प्लाक हैमेट द्वारा प्रस्तावित किया गया था और ब्रोन्स्टेड-लोरी अम्ल-क्षार सिद्धांत | ब्रोंस्टेड-लोरी अम्लता के तनु जलीय घोल से परे माप का विस्तार करने के लिए उपयोग किया जाने वाला सबसे प्रसिद्ध अम्लता कार्य है जिसके लिए पीएच स्केल उपयोगी है।

अत्यधिक केंद्रित समाधानों में, सरल सन्निकटन जैसे कि हेंडरसन-हासेलबल्च समीकरण अब गतिविधि गुणांकों की विविधताओं के कारण मान्य नहीं हैं। एसिड-उत्प्रेरित प्रतिक्रियाओं के अध्ययन के लिए भौतिक कार्बनिक रसायन जैसे क्षेत्रों में हैमेट अम्लता समारोह का उपयोग किया जाता है, क्योंकि इनमें से कुछ प्रतिक्रियाएं बहुत उच्च सांद्रता में एसिड का उपयोग करती हैं, या यहां तक ​​​​कि स्वच्छ (शुद्ध)।

परिभाषा

हैमेट एसिडिटी फ़ंक्शन, एच₀, पीएच को केंद्रित समाधानों में बदल सकता है। इसे एक समीकरण का उपयोग करके परिभाषित किया गया है हेंडरसन-हसलबल्च समीकरण के अनुरूप:

$H_{0}={\mbox{p}}K_{{\ce {BH^+}}}+\log {\frac {{\ce {[B]}}}{{\ce {[BH^+]}}}}$

जहाँ log(x) x, और pK का सामान्य लघुगणक है_BH⁺ −log(K) BH के पृथक्करण के लिए है⁺, जो एक बहुत ही कमजोर क्षार B का संयुग्मी अम्ल है, जिसका बहुत नकारात्मक pK है_BH⁺. इस तरह, यह ऐसा है जैसे पीएच स्केल को बहुत नकारात्मक मानों तक बढ़ा दिया गया है। हैमेट ने मूल रूप से आधारों के लिए इलेक्ट्रॉन-निकासी समूहों के साथ रंगों का रासायनिक आधार की एक श्रृंखला का उपयोग किया था।

हैमेट ने भी समतुल्य रूप की ओर इशारा किया

$H_{0}=-\log \left(a_{{\ce {H^+}}}{\frac {\gamma _{{\ce {B}}}}{\gamma _{{\ce {BH^+}}}}}\right)$

कहाँ a गतिविधि है, और γ थर्मोडायनामिक गतिविधि गुणांक हैं। तनु जलीय घोल (pH 0–14) में प्रमुख अम्ल प्रजाति H है₃O⁺ और गतिविधि गुणांक एकता के करीब हैं, इसलिए H₀ पीएच के लगभग बराबर होता है। हालांकि, इस पीएच रेंज से परे, प्रभावी हाइड्रोजन-आयन गतिविधि एकाग्रता की तुलना में बहुत तेजी से बदलती है।यह अक्सर अम्लीय प्रजातियों की प्रकृति में परिवर्तन के कारण होता है; उदाहरण के लिए केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड में, प्रमुख एसिड प्रजातियां (एच⁺ ) एच नहीं है₃O⁺ बल्कि एच₃इसलिए₄⁺, जो कि अधिक प्रबल अम्ल है। मान एच₀ = -12 शुद्ध सल्फ्यूरिक एसिड के लिए पीएच = -12 के रूप में व्याख्या नहीं की जानी चाहिए (जो एक असंभव उच्च एच का अर्थ होगा₃O⁺ 10 की सघनता^{+12/mol/L आदर्श समाधान में)। इसके बजाय इसका मतलब है कि एसिड प्रजातियां मौजूद हैं (एच₃इसलिए₄+) में एच के बराबर एक प्रोटोनेटिंग क्षमता है₃O+ 10 की काल्पनिक (आदर्श) सघनता पर12 mol/L, जैसा कि कमजोर आधारों को प्रोटोनेट करने की इसकी क्षमता से मापा जाता है।}

हालांकि हैमेट एसिडिटी फ़ंक्शन सबसे अच्छा ज्ञात एसिडिटी फ़ंक्शन है, अन्य एसिडिटी फ़ंक्शन अरनेट, कॉक्स, कैट्रिज़की, येट्स और स्टीवंस जैसे लेखकों द्वारा विकसित किए गए हैं।

विशिष्ट मूल्य

इस पैमाने पर शुद्ध सल्फ्यूरिक अम्ल|H₂इसलिए₄(18.4 एकाग्रता#मोलरिटी) में एक एच है₀ -12 का मान, और पाइरोसल्फ्यूरिक एसिड में एच है₀ ~ −15. ध्यान दें कि हैमेट एसिडिटी फ़ंक्शन स्पष्ट रूप से अपने समीकरण में पानी से बचाता है। यह पीएच स्केल का एक सामान्यीकरण है - एक तनु जलीय घोल में (जहाँ B, H है₂O), pH लगभग H के बराबर है₀. अम्लता के विलायक-स्वतंत्र मात्रात्मक माप का उपयोग करके, लेवलिंग प्रभाव के प्रभाव समाप्त हो जाते हैं, और विभिन्न पदार्थों की अम्लता की सीधे तुलना करना संभव हो जाता है (उदाहरण के लिए pK का उपयोग करके)_a, एचएफ एचसीएल या एच से कमजोर है₂इसलिए₄ पानी में लेकिन ग्लेशियल एसिटिक एसिड में एचसीएल से ज्यादा मजबूत।)

एच₀ कुछ केंद्रित एसिड के लिए:

• हेलोनियस: -63
• फ्लोरोएंटिमोनिक एसिड (1990): -23 <एच₀ <−28
• मैजिक एसिड (1974): -23
• कार्बोरेन सुपरएसिड्स: एच₀ <-18.0
• फ्लोरोसल्फ्यूरिक एसिड (1944): -15.1
• हाइड्रोजिन फ्लोराइड : -15.1
• ट्राइफ्लिक एसिड (1940): -15.1
• परक्लोरिक तेजाब: -13
• क्लोरोसल्फ्यूरिक एसिड: -13.8; -12.78
• सल्फ्यूरिक एसिड: -12.0

मिश्रण के लिए (उदाहरण के लिए, पानी में आंशिक रूप से पतला एसिड), अम्लता का कार्य मिश्रण की संरचना पर निर्भर करता है और अनुभवजन्य रूप से निर्धारित किया जाना है। एच. का रेखांकन₀ बनाम तिल अंश साहित्य में कई अम्लों के लिए पाया जा सकता है।