非水溶液中的酸堿滴定法課件

第四章非水酸堿滴定法概述非水滴定法：在非水溶液中進(jìn)行的滴定分析法非水酸堿滴定法：在非水溶液中進(jìn)行的酸堿滴定法兩種酸堿滴定法對比

1．以水為溶劑的酸堿滴定法的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：易得，易純化，價(jià)廉，安全缺點(diǎn)：當(dāng)酸堿太弱，無法準(zhǔn)確滴定有機(jī)酸、堿溶解度小，無法滴定強(qiáng)度接近的多元或混合酸堿無法分步或分別滴定

2．非水酸堿滴定法的特點(diǎn)非水溶劑為滴定介質(zhì)→增大有機(jī)物溶解度改變物質(zhì)酸堿性擴(kuò)大酸堿滴定范圍非水溶液中的酸堿滴定法第一節(jié)非水滴定的基本原理一、非水溶劑的分類：A.質(zhì)子性溶劑：具有較強(qiáng)的授受質(zhì)子能力的溶劑

1)酸性溶劑

2)堿性溶劑

3)兩性溶劑B.非質(zhì)子性溶劑：溶劑分子中無轉(zhuǎn)移性質(zhì)子的溶劑

1)偶極親質(zhì)子性溶劑

2)惰性溶劑C.混合溶劑非水溶液中的酸堿滴定法酸性溶劑：具有較強(qiáng)的給出質(zhì)子能力的溶劑例如：甲酸，醋酸，丙酸，硫酸特點(diǎn)：酸性＞H2O，堿性＜H2O適用：滴定弱堿性物質(zhì)作用：酸性介質(zhì)，能增強(qiáng)被測堿的強(qiáng)度HAc+HAcH2Ac++Ac-

非水溶液中的酸堿滴定法堿性溶劑：具有較強(qiáng)的接受質(zhì)子能力的溶劑例如：乙二胺，乙醇胺，丁胺適用：滴定弱酸性物質(zhì)作用：堿性介質(zhì)，能增強(qiáng)被測酸的強(qiáng)度

H2NCH2CH2NH2+H2NCH2CH2NH2

H2NCH2CH2NH3++H2NCH2CH2NH-

非水溶液中的酸堿滴定法兩性溶劑：既易給出質(zhì)子、又易接受質(zhì)子的

溶劑例如：甲醇，乙醇，乙丙醇特點(diǎn)：堿性、酸性與水相似（給出質(zhì)子、接受質(zhì)子兩種能力差不多，與水相似）適用：滴定不太弱的酸性或堿性物質(zhì)作用：中性介質(zhì)，傳遞質(zhì)子CH3OH+CH3OHCH3OH2++CH3O-

非水溶液中的酸堿滴定法偶極親質(zhì)子性溶劑（非質(zhì)子親質(zhì)子性溶劑）：

溶劑分子中無轉(zhuǎn)移性質(zhì)子，但具有較弱的接

受質(zhì)子的傾向，且具有程度不同形成氫鍵的

能力例：酮類，酰胺類，腈類，吡啶類特點(diǎn)：具微弱堿性和弱的形成氫鍵能力；不具堿性適用：滴定弱酸性物質(zhì)非水溶液中的酸堿滴定法惰性溶劑：溶劑分子中無轉(zhuǎn)移性質(zhì)子和接受

質(zhì)子的傾向，也無形成氫鍵的能力例：苯，甲苯，氯仿，四氯化碳）特點(diǎn)：不參加酸堿反應(yīng)適用：滴定弱酸性物質(zhì)作用：常與質(zhì)子溶劑混用，用來溶解、分散、稀釋溶質(zhì)非水溶液中的酸堿滴定法混合溶劑：質(zhì)子性溶劑與惰性溶劑混合例：冰醋酸-醋酐，冰醋酸-苯——弱堿性物質(zhì)滴定苯-甲醇——羧酸類的滴定二醇類-烴類——溶解有機(jī)酸鹽、生物堿和高分子化合物特點(diǎn)：使樣品易溶，滴定突躍↑，終點(diǎn)變色敏銳非水溶液中的酸堿滴定法二、溶劑的性質(zhì)（一）溶劑的離解性（二）溶劑的酸堿性（三）溶劑的極性（四）均化效應(yīng)和區(qū)分效應(yīng)

非水溶液中的酸堿滴定法（一）溶劑的離解性注：溶劑的酸性或堿性強(qiáng)弱分別由兩對共軛酸堿對決定每一對共軛酸堿對中，酸越強(qiáng)，其對應(yīng)的共軛堿越弱共軛酸堿對2溶劑陰離子

酸的離解SHH++S-

堿的離解SH+H+SH2+

溶劑的自身離解反應(yīng)SH+SHSH2++S-或溶劑質(zhì)子自遞反應(yīng)共軛酸堿對1溶劑合質(zhì)子非水溶液中的酸堿滴定法溶劑的質(zhì)子自遞常數(shù)或離子積溶劑固有酸常數(shù)溶劑固有堿常數(shù)溶劑自身離解常數(shù)

注：

Ks值是非水溶劑的重要特性，可以了解酸堿滴定反應(yīng)的完全程度以及混合酸堿有無連續(xù)滴定的可能性非水溶液中的酸堿滴定法滴定反應(yīng)常數(shù)

質(zhì)子性溶劑中的酸堿滴定反應(yīng)：

結(jié)論

KaSH或KbSH為定值，衡量溶劑授受質(zhì)子能力的大小

KaSH或KbSH↓，Ks↓，Kt↑，滴定反應(yīng)完全程度↑

Ks對滴定突躍的影響：

Ks↓，滴定單一組分的⊿pH↑→滴定準(zhǔn)確度↑SH2++S-

2SH溶劑合質(zhì)子溶劑陰離子強(qiáng)酸強(qiáng)堿非水溶液中的酸堿滴定法例：水溶液（Kw=1.0×10-14）

NaOH（0.1000mol/L）→

HCL（0.1000mol/L）

pH=4.3～9.7，⊿pH=5.4乙醇溶液中（Ks=1.0×10-19.1）

C2H5ONa（0.1000mol/L）→HCL（0.1000mol/L）

pH*=4.3～14.8，⊿pH*=10.5滴定突躍范圍↑↑水溶液中H2O+H2OH3O++OH-醋酸溶液中HAC+HACH2AC++AC-

乙醇溶液中C2H5OH+C2H5OHC2H5OH++C2H5O-非水溶液中的酸堿滴定法（二）溶劑的酸堿性1.酸HA溶在溶劑SH中：注：HA的表觀酸度決定于HA的固有酸度和溶劑的固有堿度溶劑SH堿性越強(qiáng)，反應(yīng)越完全，HA的酸性越強(qiáng)

酸HAH++A-

堿SH+H+SH2+

離解平衡反應(yīng)HA+SHSH2＋+A-HA固有酸常數(shù)

溶劑固有堿常數(shù)

HA在溶劑中表觀酸常數(shù)

例：HCL在H2O中的酸性＞在HAc中的酸性（∵H2O的堿性＞HAc）非水溶液中的酸堿滴定法續(xù)前2.堿B溶在溶劑SH中注：B的表觀堿度決定于B的固有堿度和溶劑的固有酸度溶劑SH酸性越強(qiáng)，反應(yīng)越完全，B的堿性越強(qiáng)

堿B+H+BH+

酸SHH++S-

離解平衡反應(yīng)B+SHS-+BH+

B固有堿常數(shù)

溶劑固有酸常數(shù)

B在溶劑中表觀堿常數(shù)

例：NH3在HAc中的堿性＞在H2O中堿性（∵HAc的酸性＞H2O）非水溶液中的酸堿滴定法續(xù)前結(jié)論物質(zhì)的酸堿性強(qiáng)弱與其自身授受質(zhì)子能力及溶劑授受質(zhì)子能力有關(guān)堿性溶劑使弱酸的酸性增強(qiáng)，酸性溶液使弱堿的堿性增強(qiáng)溶劑的酸堿性影響滴定反應(yīng)的完全度非水溶液中的酸堿滴定法（三）溶劑的極性

介電常數(shù)：表示帶相反電荷的質(zhì)點(diǎn)在溶液中離解所需能量的大小

結(jié)論：溶劑極性↑，ε↑，f↓，能量↓，越易于解離，酸性↑HA+SHSH2+?A-SH2++A-

B+SHBH+?S-BH++S-電離離解電離離解電離：酸、堿同溶劑間發(fā)生質(zhì)子轉(zhuǎn)移，靜電引力作用下形成離子對離解：離子對在溶劑作用下分開，形成溶劑合質(zhì)子或溶劑陰離子庫侖定律

不帶電酸堿例：HAc在水(ε=80.37）中比在乙醇(ε=25）中酸性強(qiáng)非水溶液中的酸堿滴定法續(xù)前沒有離子對的生成，離解過程不受ε的影響NH4+在水中的溶解度與在乙醇中的差不多同為兩性溶劑，乙醇的質(zhì)子自遞常數(shù)比水大滴定反應(yīng)更完全乙醇中可用強(qiáng)堿準(zhǔn)確滴定NH4+帶電荷酸堿NH4++SH[NH3SH2+]NH3

+

SH2+非水溶液中的酸堿滴定法（四）均化效應(yīng)和區(qū)分效應(yīng)1．均化效應(yīng)（拉平效應(yīng)）

均化效應(yīng)：能將酸或堿的強(qiáng)度調(diào)至溶劑合質(zhì)子（或溶劑陰離子）強(qiáng)度水平的效應(yīng)均化性溶劑：具有均化效應(yīng)的溶劑HCLO4+H2OH3O+

+CLO4－

H2SO4+H2OH3O+

+SO42－

HCL+H2OH3O+

+CL－

HNO3+H2OH3O+

+NO3－注：在稀的水溶液中，四種酸的強(qiáng)度幾乎相等四種酸在水中全部解離，堿性較強(qiáng)的H2O可全部接受其質(zhì)子，定量生成H3O+

，更強(qiáng)的酸在水溶液中都被均化到H3O+水平強(qiáng)

強(qiáng)度相近

非水溶液中的酸堿滴定法續(xù)前

2．區(qū)分效應(yīng)區(qū)分效應(yīng)：能區(qū)分酸堿強(qiáng)弱的效應(yīng)區(qū)分性溶劑：能區(qū)分酸堿強(qiáng)弱的效應(yīng)的溶劑HCLO4+HAcH2Ac+

+CLO4－

H2SO4+HAcH2Ac+

+SO42－

HCL+HAcH2Ac+

+CL－

HNO3+HAcH2Ac+

+NO3－注：在HAc溶液中，四種酸的強(qiáng)度不相等

HAc堿性＜H2O，無法全部接受四種酸離解出的質(zhì)子生成

H2Ac+，表現(xiàn)出酸性差別強(qiáng)

非水溶液中的酸堿滴定法續(xù)前3．討論

（1）區(qū)分效應(yīng)和拉平效應(yīng)與溶質(zhì)和溶劑的酸堿相對強(qiáng)度有關(guān)溶劑的酸、堿性相對溶質(zhì)的酸、堿性越強(qiáng)，其區(qū)分效應(yīng)就越強(qiáng)溶劑的酸、堿性相對溶質(zhì)的酸、堿性越弱，其均化效應(yīng)就越強(qiáng)例：HCL+H2OH3O++CL－

HAc

+H2OH3O++Ac－例：HCL+NH3NH4++CL－

HAc+NH3NH4++Ac－

H2O為HCL和HAc的區(qū)分性溶劑

NH3為HCL和HAc的均化性溶劑非水溶液中的酸堿滴定法討論（2）在拉平溶劑中溶劑中唯一存在的最強(qiáng)酸是溶劑合質(zhì)子——SH2+

或H3O+

溶劑中唯一存在的最強(qiáng)堿是溶劑合陰離子——S-

或OH－（3）酸性溶劑是溶質(zhì)酸的區(qū)分性溶劑，是溶質(zhì)堿的均化性溶劑

堿性溶劑是溶質(zhì)堿的區(qū)分性溶劑，是溶質(zhì)酸的均化性溶劑非水溶液中的酸堿滴定法討論

（4）非質(zhì)子性溶劑是良好的區(qū)分性溶劑（無明顯的質(zhì)子授受現(xiàn)象，無均化效應(yīng)）（5）利用均化效應(yīng)——測混合酸(堿)的總含量利用區(qū)分效應(yīng)——測混合酸(堿)各組分的含量

注：利用非水滴定法的特點(diǎn)，進(jìn)行原來在水中無法進(jìn)行的酸堿滴定反應(yīng)，從而使滴定范圍擴(kuò)大非水溶液中的酸堿滴定法三、非水滴定的條件選擇——溶劑的選擇選擇原則：依據(jù)溶劑酸堿性對被測物酸堿性和對滴定反應(yīng)的影響選擇溶劑1.溶劑的酸堿性對滴定反應(yīng)程度的影響2.溶劑的選擇原則3.常用溶劑非水溶液中的酸堿滴定法1.溶劑的酸堿性對滴定反應(yīng)程度的影響

強(qiáng)堿滴定弱酸時(shí)——選堿性溶劑強(qiáng)酸滴定弱堿時(shí)——選酸性溶劑注：KT取決于溶劑固有酸度；KaSH↓，KT↑，反應(yīng)程度越高例：乙二胺的酸性﹤H2O，常選乙二胺作為堿滴定酸的溶劑注：KT取決于溶劑固有堿度；KbSH↓，KT↑，反應(yīng)程度越高例：

HAc的堿性﹤H2O，常選HAc作為酸滴定堿的溶劑

HA+S－

SH

+A－

SH2＋+BBH＋+SH

非水溶液中的酸堿滴定法2.溶劑的要求應(yīng)對樣品及滴定產(chǎn)物具有良好的溶解能力純度應(yīng)較高，若有水，應(yīng)除去應(yīng)能增強(qiáng)被測酸堿的酸堿度粘度度應(yīng)小，揮發(fā)性小溶劑應(yīng)不引起副反應(yīng)3.常用溶劑滴定酸時(shí)——選擇堿性溶劑或偶極親質(zhì)子性溶劑滴定堿時(shí)——選擇酸性溶劑或惰性溶劑非水溶液中的酸堿滴定法第二節(jié)非水溶液中酸和堿的滴定溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液指示劑應(yīng)用一、堿的滴定非水溶液中的酸堿滴定法滴定弱堿應(yīng)選用酸性溶劑，常用的溶劑：冰醋酸冰醋酸的處理:(CH3CO)2O+H2O=2CH3COOH溶劑若冰醋酸含水為0.20％，密度為1.05，則除去1000ml冰醋酸中的水應(yīng)加密度為1.08，含量為97.8％的醋酐體積為：非水溶液中的酸堿滴定法標(biāo)準(zhǔn)溶液常用的是高氯酸的冰醋酸溶液。高氯酸酸性強(qiáng)，決大多數(shù)有機(jī)物的高氯酸鹽易溶于有機(jī)溶劑。由于冰醋酸在低于16°C會結(jié)冰，對不易乙酰化的樣品采用醋酸：醋酐（9：1）作為溶劑。標(biāo)準(zhǔn)定：常用鄰苯二甲酸氫鉀為基準(zhǔn)物，結(jié)晶紫為指示劑非