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溶劑的均化和區(qū)分效應(yīng)-分析化學(xué)

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1.均化效應(yīng)

常見(jiàn)的礦酸如高氯酸、鹽酸、硫酸、硝酸等,都是強(qiáng)酸,在水中存在著下列酸堿平衡:

HClO4+H2O→←H3O++ClO4-

HCl+H2O→←H3O++Cl-

H2SO4+H2O→←H3O++HSO4-

HNO3+H2O→←H3O++NO3-

在水中,礦酸是強(qiáng)酸,水則是堿。水接受了礦酸的質(zhì)子而形成另一種酸——水合質(zhì)子(H3O+);礦酸放出質(zhì)子后則轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的共軛堿(ClO4-、Cl-、HSO4-、NO3-等)。這一酸堿反應(yīng)向右進(jìn)行得十分完全。即不論上述礦酸的酸度多強(qiáng),溶于水后,其固有的酸強(qiáng)強(qiáng)度已不能表現(xiàn)出來(lái),而統(tǒng)統(tǒng)都被均化到水合質(zhì)子(H3O+)的強(qiáng)度水平,結(jié)果使它們的酸強(qiáng)度都相等。溶劑的這種均化作用叫均化效應(yīng)或稱調(diào)平效應(yīng)。具有均化效應(yīng)的溶劑叫均化性溶劑。水是上述礦酸的均化性溶劑。

2.區(qū)分效應(yīng)

但水不能調(diào)平鹽酸和醋酸,因?yàn)閷?duì)醋酸來(lái)說(shuō),水的堿性太弱,質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)很不完全,

HAc+H2O→←H3O++Ac-

溶液中存在大量的醋酸分子,而水合質(zhì)子極少。由于鹽酸和醋酸在溶劑水中反應(yīng)進(jìn)行的程度不同,故顯示出二者酸強(qiáng)度的差別。這種能區(qū)分酸(堿)強(qiáng)弱的作用叫區(qū)分效應(yīng)。具有區(qū)分效應(yīng)的溶劑稱為區(qū)分性溶劑。對(duì)于鹽酸和醋酸來(lái)說(shuō),水是一個(gè)很好的區(qū)分性溶劑。

3.舉例

例如,某一弱堿B,在水中CKb<10-8,由于B的堿性太弱,而溶劑H2O的酸性又不夠強(qiáng),堿B在水溶液中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)很不完全,即溶劑H2O對(duì)堿B不能起均化作用,故不能被滴定。若更換酸性溶劑,將弱堿B溶于冰醋酸中,其質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)向右可趨于完全:

B+HAc→←BH++Ac-

堿B溶于冰醋酸后,其堿強(qiáng)度已被均化到溶劑陰離子的堿強(qiáng)度水平,因而可用高氯酸進(jìn)行滴定:

HClO4+HAc→←H2Ac++ClO4-

B+HAc→←BH++Ac-

H2Ac++Ac-→←2HAc

整個(gè)過(guò)程中,溶劑(HAc)仍然起了傳遞質(zhì)子的作用,而本身并無(wú)什么變化。

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主講老師:劉 楝老師

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