酸的酸碱度由现代巴德斯告诉

新研究表明,训练有素的耳朵仅凭听觉就能判断强酸的浓度和pH值。但是不要害怕,你不必是一个钢琴调音师来利用这些发现。

一种新方法,由达拉菲茨帕特里克来自爱尔兰科克大学和他的同事,使用宽带声学共振溶解光谱(简称Bards)来跟踪溶液中的声学共振。这项技术的基础在于热巧克力效应,也被称为异声效应,由弗兰克·克劳福德在1982年首次描述。

要亲自体验这种效果,可以在热水中加入热巧克力粉,并充分搅拌。现在用勺子轻拍杯子,注意音调不断增加。气泡向上移动并释放气体,降低了溶剂的可压缩性,增加了液体中的声速。因此,增加频率和更高的音高。

在碳酸钠溶液和HCl溶液之间的化学计量反应的Bards剖面。注意,在加入反应物30秒后,频率从12 kHz下降到3 kHz

资料来源:英国皇万博代理家化学学会

碳酸钠溶液和氯化氢溶液之间的化学计量反应的巴茨剖面。注意在30s加入反应物后,频率从12 khz下降到3kHz

巴德斯使用了一个放在搅拌器上的容器,里面有一个磁性跟随器。磁性跟随器轻拍容器的一侧,建立一个声学共振,作用方式与你的勺子相同。在这项研究中,菲茨帕特里克和他的同事在氯化氢溶液中加入了碳酸钠溶液。由此产生的反应会释放二氧化碳,增加溶液的压缩性并降低其共振频率。当气体从溶液中释放时,共振频率慢慢恢复到原来的值。通过分析得到的光谱,菲茨帕特里克的团队可以量化产生的气体体积,从而提供酸的浓度,从而在强酸的情况下确定pH值。

这种新方法无需指示剂、探针或连续滴度即可测定pH值。退休的化学家伊莎贝尔Ferra他的工作包括pH值测定方法,他认为这“是一种测量溶液pH值变化的创新方法”,“可能是酸碱反应应用新时代的开始”。由于频率在人类听觉的频率范围内,菲茨帕特里克说:“它在人类感知的范围内。”

但是pH值的测定并不是Bards的唯一有用应用。你晚上的啤酒可能很快就靠它了。菲茨帕特里克和他的团队发现,巴德斯可以监测发酵过程中二氧化碳的释放,从而监测酵母的活性,酿酒师在开始新一批啤酒之前必须评估这一点。这可以取代冗长的酵母活力测试。

我们了解热巧克力效应已经有几十年了,尽管科学家们现在才开始将其作为一种分析工具来利用,但巴德团队已经在葛兰素史克和辉瑞公司安装了仪器。