pH کمیتی برای سنجش میزان اسیدی یا قلیایی بودن یک محصول است و به عوامل گوناگونی وابسته است. مقدار pH متیونین مایع (Rhodimet® AT88) با استفاده از یک روش استاندارد اندازهگیری، برابر با ۲.۳۸ است که همانند اسیدهای آلی دیگر در گستره اسیدهای ضعیف قرار میگیرد.
میزان اسیدی یا قلیایی بودن یک ماده عموما توسط مقدار pH آن مشخص میشود. این کمیت بیبعد، بهصورت فعالیت یون هیدروژن aH در محلولهای آبی تعریف میشود (IUPAC 1997). این فعالیت یونی در بیشتر موارد با غلظت یون هیدروژن یکسان در نظر گرفته میشود. بنابراین:
pH = – Log [ H+ ]
روش اولیه برای تخمین این مقدار، بهکارگیری یک روش الکتروشیمیایی با استفاده از یک pHسنج است (A.K.Covington, 1985). این دستگاه، پتانسیل الکتریکی تولید شده در داخل غشای شیشهای یونگزین هیدروژن را که با میزان pH متناسب است، اندازه میگیرد (روش کار یک الکترود شیشهای کلاسیک را در پیوست مطالعه کنید). پس از آن، مقدار pH طبق معادله نرنست تخمین زده میشود. هر چه مقدار pH کمتر باشد، آن ماده اسیدیتر است (شکل ۱).
شکل ۱: مقدار تقریبی pH برای برخی از مواد رایج در محلولهای آبی
از آنجا که pH تابعی از پارامترهای گوناگون است ۱، بهتر است از خاصیت ذاتی یک مولکول مانند ثابت تفکیک اسیدی (Ka) استفاده شود. این کمیت، تمایل یک مولکول را به از دست دادن پروتونهایش نشان میدهد و زمانی بهدست میآید که غلظت گونههای مختلف (مولکولها و یونها) با گذشت زمان تغییر نکند (شکل ۲). هر چه Ka بیشتر باشد، میزان تجزیه مولکولها در محلول بیشتر بوده و در نتیجه میزان اسیدی بودن آن نیز بیشتر است. بنابراین، زمانی یک اسید “قوی” به شمار میرود که بهطور کامل تجزیه شود؛ به این معنی که یک مول از یک اسید عمومی HA به یک مول از یونهای هیدروژن H+ و یک مول از باز مزدوج -A تجزیه شود. در مقابل، یک اسید “ضعیف” فقط بهطور جزیی تجزیه میشود؛ به این معنی که بخشی از ماده به شکل HA حل نشده باقی میماند. به دلایل کاربردی، استفاده از pKa برابر با – Log 10 (Ka) به جای Ka سادهتر است.
در نتیجه، هر چه مقدار pKa بیشتر باشد، پروتونها کمتر تجزیه شده و میزان اسیدی بودن ماده کمتر است. مقدار pKa میزان اسیدی بودن یک ماده را تعیین میکند و استفاده از آن به جای pH توصیه میشود.
شکل ۲: (a) الگوی موازنه عمومی تجزیه اسید: HA نشان دهنده یک اسید عمومی است که به باز مزدوج -A آن و یونهای هیدروژن +H تجزیه میشود. Ka تابعی است از نسبت بین غلظت گونههای مختلف (مولکولها و یونها) در موازنه، بنابراین Ka = [A-] [H+] / [HA]. (b) الگوی تجزیه اسید در آب: در این حالت، یون +H با حلشدن در آب به یون هیدرونیوم H3O تبدیل میشود.
1- مقدار pH ثابت نبوده و میتواند تحت تاثیر عوامل خارجی از قبیل فشار یا دما و همینطور غلظت یونی محلول و نوع حلال مورد استفاده تغییر کند (Mettler – Toledo AG Analytical 2007). میزان غلظت یونی مشخص میکند که آیا می توان pH را با فعالیت +H یکسان در نظر گرفت و حلال انتخاب شده، موجب کم شدن ظرفیت تجزیه +H (و همچنین فعالیت +H) ماده مورد مطالعه میشود یا خیر (R.P.Buck, 2002) (Mettler – Toledo AG Analytical, 2007). به عنوان مثال اسید سولفوریک در آب یک اسید قوی است، در حالی که در اتانول به شکل یک اسید ضعیف عمل میکند. در نتیجه عدد pH بسته به حلال مورد استفاده در مقایسه با آب، متغیر خواهد بود.
متیونین مایع (Rhodimet® AT88) یک اسید آلی است که از ۸۸% هیدروکسی آنالوگ متیونین (D,L-HMTBA) و ۱۲% آب تشکیل شده است و در نتیجه نمیتوان آن را به عنوان یک محلول آبی در نظر گرفت. این بدین معنی است که به منظور تعیین مقدار pH آن، میبایست ابتدا محلول آبی متیونین مایع (Rhodimet® AT88) را تهیه کرد.
به منظور سنجش pH متیونین مایع (Rhodimet® AT88) و مقایسه آن با اسیدهای ضعیف و قوی شناخته شده دیگر، آزمایشات متعددی توسط Adisseo انجام شده است (شکل ۳). تمامی مواد مورد آزمایش در غلظتهای مختلف، در دمای محیط و فشار اتمسفر مورد ارزیابی قرار گرفته و از یک الکترود شیشهای استاندارد “پریماترود” ساخت شرکت متروهم (Metrohm) برای اندازهگیریها استفاده شده است.
این نتایج نشان میدهند که منحنیهای متیونین مایع (Rhodimet® AT88) و اسید فرمیک همپوشانی دارند. این بدین معنی است که رفتار این دو ماده در تغییرات و مقادیر pH تقریبا یکسان است. همچنین این نتایج نشان میدهند که اسیدهای هیدروکلریک و سولفوریک، بهخصوص در غلظتهای بالا، بسیار اسیدیتر از متیونین مایع (Rhodimet® AT88) هستند.
طبق دستورالعمل سازمان توسعه و همکاری اقتصادی (OCED 2013)، آنالیزهای pH در محلولهای آبی با غلظت ۱% از ماده مورد آزمایش انجام میشوند. در این شرایط، مقدار pH متیونین مایع (Rhodimet®AT88) برابر با ۲.۳۸ است.
این مقدار با pH اسید فرمیک تقریبا برابر بوده و از pH اسید هیدروکلریک (۲.۰) و اسید سولفوریک (۱.۰۹) بیشتر است.
pKa نیز برای هیدروکسی آنالوگ متیونین (D,L-HMTBA) بررسی شده و با اسیدهای قوی و ضعیف شناخته شده دیگر مقایسه گردید. مقدار pKa بدست آمده برای هیدروکسی آنالوگ متیونین (D,L-HMTBA) (۳.۳۸) ثابت میکند که این مولکول در محلول آبی همانند یک اسید ضعیف عمل کرده و به صورت کامل تجزیه نمیشود. این عدد بسیار نزدیک به pKa اسید فرمیک (۳.۷۵) است (جدول ۱).
| pKa | ماده | |
| -۶.۱* | اسید هیدروکلریک | |
| -۱.۹۹* | اسید سولفوریک | |
| ۳.۳۸ | Rhodimet® AT88 | |
| ۳.۷۵** | اسید فرمیک | |
| ۴.۷۵** | اسید استیک | |
این تحقیق نشان میدهد که متیونین مایع (Rhodimet® AT88) ویژگیهایی شبیه به اسیدهای آلی دیگر مانند اسید فرمیک دارد. در واقع مقادیر pH و pKa آن (به ترتیب ۲.۳۸ و ۳.۳۸) نزدیک به مقادیر مشابه آنها برای اسید های آلی است. این مقادیر برای محلول آبی متیونین مایع (Rhodimet® AT88) بنا بر توصیههای Adisseo، با غلظت g/l ۱۰ در دمای محیط (تقریبا ◦c۲۰) و فشار اتمسفر بدست آمدهاند.
این شرایط باید به عنوان معیار در آینده مورد استفاده قرار گرفته و برای تعیین مقدار pH نیز از روش کار OCED پیروی شود (OCED 2013). به علاوه، pH نباید در محیط غیرآبی غلیظ اندازهگیری شود، زیرا امکان عدم تجزیه کامل یون +H و ایجاد خطا در اندازه گیری وجود دارد.
همانند هر نوع اسید ضعیف دیگر، باید اقدامات احتیاطی لازم جهت حمل و ذخیرهسازی این ماده صورت گیرد. Adisseo اطلاعات و توصیههای لازم را جهت استفاده ایمن از متیونین مایع (Rhodimet® AT88) فراهم آورده است.
