Şimdiye kadar çözünmüş hidrojeni ölçmek için tartıştığımız yöntemler yalnızca çeşitli türdeki elektrikli cihazların kullanıldığı ölçümlere odaklanmıştı. Bununla birlikte, redoks titrasyon reaktifi kullanarak çözünmüş hidrojen gazını ölçmenin başka bir basit ve kanıtlanmış yöntemini araştırmalıyız.
Titrasyon nedir?
Kimyagerler bilinmeyen miktarda çözünmüş bileşik veya gaz içeren bir çözeltiyle karşılaştıklarında, bilinmeyen konsantrasyonun seviyesini belirlemek için sıklıkla titrasyon yapılır.
Titrasyon, sudaki pH, klor veya çözünmüş oksijen gibi özellikleri ölçmek için yaygın olarak kullanılır.
Titrasyon, bilinmeyen bir konsantrasyonda çözünen madde içeren kesin miktardaki bir test numunesine (yaklaşık 6 mL), bilinen konsantrasyondaki bir çözeltinin (titrant) küçük, kesin miktarlarının (damlalar) yavaş yavaş eklenmesini içerir. ) mevcutsa titrasyonun tamamlandığını gösterir.
Buna "titrasyon son noktası" denir ve uç noktaya ulaşmak için eklenen titrant miktarına bağlı olarak çözeltideki çözünen maddenin bilinmeyen konsantrasyonu belirlenebilir.
Çözünmüş hidrojeni tespit etmek için yaygın olarak kullanılan redoks reaktifi hakkında
Belirli bir çözünen madde ile kullanım için bir indikatör olarak redoks reaktifini seçerken, söz konusu çözünen madde ile reaksiyona gireceğinden emin olmak için dikkatli olunmalıdır.
Çünkü bizim durumumuzda, çözünmüş hidrojen gazını ölçmek istediğimiz için, beklenen sıcaklık, pH vb. koşullar altında reaksiyona gireceğini ve bize hem H2'nin varlığına hem de elde edildiğine dair gözle görülür işaretler vereceğini bildiğimiz bir bileşiğe ihtiyaç vardır. titrasyon uç noktası sağlayacaktır.
Çözünmüş hidrojeni ölçmek için iyi bir seçim, etanol gibi bir solvent içinde çözündüğünde koyu maviye dönüşen koyu yeşil bir toz olan metilen mavisidir (MB).
MB tıpta biyolojik doku boyası ve çeşitli hastalıkların tedavisinde ajan olarak kullanılmaktadır.
Oksitleyici bir madde olarak, taşıyıcı bir çözücü içinde (bir platin katalizörün varlığında) çözünmüş MB'nin moleküler hidrojen ile reaksiyona girdiği bilinmektedir.
Reaksiyonun son ürünü, aşağıdaki gibi MB'nin berrak formu, yani lökometilen mavisidir (LeukoMB):
Denklem 8'in gösterdiği gibi, metilen mavisi (MB) başlangıç durumunda mavi bir sıvıdır ve H2 ile reaksiyona girerek MB'nin indirgenmiş formu olan lökometilen mavisini (LeukoMB) oluşturur. MB'nin bu formu suda çözündüğünde "berrak" olduğundan, titrantın çözünen H2'nin varlığına ilişkin "görünür bir gösterge" sağlaması gerekliliğini karşılar.
Şekil 15'teki iki yapısal diyagram MB molekülünün hem oksitlenmiş hem de indirgenmiş formlarını göstermektedir:
Gördüğünüz gibi iki molekül arasındaki tek fark, reaksiyon sırasında MB molekülüne bağlanan alt diyagramdaki iki hidrojen atomunun (kırmızı) eklenmesidir.
Bu atomlar, başlangıçta birbirine bağlı iki hidrojen atomundan (H2) oluşan hidrojen molekülünden gelir.
Reaksiyon sırasında H2 (platin katalizörün etkisi altında) iki hidrojen atomuna (H) ayrılır ve bunlar daha sonra MB molekülüne iki farklı noktada kenetlenir.
Bu nedenle metilen mavisi reaktifi çözünmüş H2 gazı içeren numuneye eklendiğinde H2 molekülleri MB ile reaksiyona girdiğinde "tükülür". Daha fazla damla eklendikçe numunedeki H2'nin tamamı tükenecektir. Bu noktada, eklenen her titrant damlası mavi renkte kalacak ve bu, titrasyonun son noktasına ulaşıldığını gösterecektir. Ayrıca H2 ve MB molekülleri arasındaki reaksiyonda bire bir yazışma olduğunu ve her MB molekülünün bir H2 molekülü (iki hidrojen atomu) tükettiğini de belirtmekte fayda var.
Bu nedenle, her molekülün moleküler ağırlığını bilerek, damla başına bilinen miktarda çözünmüş H2 tüketen bir reaktif tasarlamak kolaylaşır (1 damla tipik olarak 0,1 mg/L çözünmüş H2'ye karşılık gelir).
Bu, çözünmüş H2 konsantrasyonunu belirlemek için test numunesindeki tüketilecek H2'nin tamamı için gereken toplam damla sayısını (titrasyon son noktası) eklememize olanak tanır. Diğer birçok redoks reaksiyonunda olduğu gibi, H2 ve MB arasındaki reaksiyon, pH ölçeğinin uç noktalarında düşük pH duyarlılığına sahiptir (önerilen test numunesi aralığı 4 ila 10 pH'tır). Bununla birlikte, bu yöntem, ORP bazlı bir cihazda olduğu gibi redoks potansiyelinin ölçümüne dayanmadığından, reaktifin pH'a duyarlı tepkisi, hidrojen içme suyunun tamamı olmasa da çoğunun olası pH aralığı içinde marjinaldir. H2 blue® gibi popüler bir metilen mavisi titrantı, kullanıcılara çözünmüş hidrojen gazını doğru bir şekilde belirlemek için basit, güvenilir ve uygun maliyetli bir yöntem sunar.
Randy Sharpe'ın kitabından alıntı: "Çözünmüş H2, pH ve redoks potansiyeli arasındaki ilişki"
