非水溶液酸碱滴定法中酸碱的质子理论
实验室k / 2019-07-08
(一)酸碱的定义和共轭酸碱 酸碱质子学说认为，凡能放出质子的物质是酸，凡能接受质子的物质是碱。它们的关系可用下式表示：
一种酸放出质子后，所余部分即是该酸的共轭碱；一种碱接受了质子以后，即成为该碱的共轭酸，HA和A称为共轭酸碱。越容易放出质子的物质酸性越强，越容易接受质子的物质碱性越强。因此，强酸的共轭碱是弱碱，而强碱的共轭酸必定是弱酸。例如HCl是一种强酸，它的共轭碱Cl-则为弱碱。
按照酸的强度递减(共轭碱的强度递增)的顺序将常见数种共轭酸碱列于表8-1。
由上表可知，质子理论的酸碱概念较电离理论的酸碱慨念具有更为广泛的含义，即酸或碱可以是中性分子，也可以是阳离子或阴离子。酸和碱不再是两种不同类型的物质了，而是一种物质在得失质子过程中的两种不同状态——酸性状态和碱性状态。这两种状态的关系好像氧化态和还原态的关系一样是共轭的。表8-1中的HAc和H2O即能放出质子也能接受质子，所以是具有酸碱两性的物质。
(二)溶剂合质子 H+即质子是一个极小的质点，很活泼，不能单独存在，易与溶剂分子结合成溶剂合质子。在水溶液中与水分子结合成水合氢离子(H3O+)又叫泋离子，在非水溶液中与溶剂分子结合成溶剂合质子。例如，HCl溶解在水中，质子与水分子结合成水合氢离子(H3O+)：
HCl＋H2O ⇋H3O+＋Cl-
HCl溶解在冰醋酸中，质子与HAc分子结合成醋酸合质子。
HCl＋HAc ⇋H2Ac+＋Cl-
(三)酸碱中和的实质 质子理论认为酸碱中和反应的实质是质子的转移，而质子的转移是通过溶剂合质子实现的，即溶剂在反应中起传递质子的作用。例如盐酸在水溶液中滴定氨水的反应：
在HCl溶液中，HCl把质子转移给了H2O，反应如下：
HCl＋H2O ⇋H3O+＋Cl-
在氮水中，H2O把质子转移给NH3，反应如下：
NH3＋H2O ⇋OH-＋NH4+
用HCl滴定氨水时，实际上是H3O+与OH-反应生成H2O：
H3O+＋OH- ⇋2H2O
总反应式可写为：
HCl＋NH3 ⇋NH4+＋Cl-
在此反应中，HCl把质子转移给了NH3，溶剂H2O起了传递质子的作用。
又如在非水溶剂冰醋酸中，用高氯酸滴定苯甲酸钠(下面以NaA表示)，在HClO4的冰HAc溶液中，HClO4把质子转移给了HAc反应式如下：
HClO4＋HAc ⇋H2Ac+＋ClO4-
在苯甲酸钠的冰醋酸溶液中，HAc把质子转移给了NaA，反应式如下：
NaA＋HAc ⇋HA＋Na+＋Ac-
滴定时，实际上是H2Ac+与Ac-结合生成HAc：总反应式为：
HClO4＋NaA ⇋HA＋ClO4-＋Na+
在此反应中，HClO4把质子转移给了苯甲酸钠，溶剂HAc起了传递质子的作用。
在非水溶剂中，酸碱反应可用下式表示：
反应中，质子是由酸1(HA)转移给了碱2(B)，表示中和反应是质子转移反应。酸和碱作用生成另一种酸与另一种碱，生成的酸和碱与原来的酸和碱是共轭的。质子理论认为酸碱中和反应并无盐的生成。
.jpg "酸碱关系式")
.jpg "某些共轭酸碱")
.jpg "反应式")
闽ICP备15011996号-4
|
闽公网安备32011202000099号
|
