中医药大学分析化学课件JC整理-第六章 非水滴定法.ppt
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1、 第六章 非水滴定本章学习要点:1、了解非水滴定的特点、溶剂的性质、了解非水滴定的特点、溶剂的性质 与作用与作用2、掌握溶剂的分类及溶剂的选择原则、掌握溶剂的分类及溶剂的选择原则3、熟悉非水酸碱滴定的应用、熟悉非水酸碱滴定的应用第一节第一节 概述概述有机溶剂有机溶剂和和不含水的无机溶剂不含水的无机溶剂在在非水溶剂非水溶剂中进行的滴定分析方法。中进行的滴定分析方法。包括:包括:酸碱滴定酸碱滴定 沉淀滴定沉淀滴定 配位滴定配位滴定 氧化还原滴定氧化还原滴定 什么情况下的酸或碱不能以水为介质进行酸什么情况下的酸或碱不能以水为介质进行酸碱滴定?碱滴定?答答1 1、许多弱酸或弱碱、许多弱酸或弱碱、许多弱
2、酸或弱碱、许多弱酸或弱碱C Ca aKKa a或或或或C Cb bKKb b小于小于小于小于10108 8,不能直接,不能直接,不能直接,不能直接 滴定;滴定;滴定;滴定;3 3、有些有机酸或碱在水中溶解度小。、有些有机酸或碱在水中溶解度小。、有些有机酸或碱在水中溶解度小。、有些有机酸或碱在水中溶解度小。2 2、一些多元酸或碱、混合酸或碱由于、一些多元酸或碱、混合酸或碱由于、一些多元酸或碱、混合酸或碱由于、一些多元酸或碱、混合酸或碱由于KaKa(KKb b)值较接值较接值较接值较接近,不能分步或分别滴定;近,不能分步或分别滴定;近,不能分步或分别滴定;近,不能分步或分别滴定;非水滴定优点:非水
3、滴定优点:非水滴定缺点:非水滴定缺点:由于使用非水溶剂,成本高,易污染环境。由于使用非水溶剂,成本高,易污染环境。(一般采用(一般采用10ml滴定管来滴定)滴定管来滴定)3、改变物质的化学性质(如酸碱性及强度、改变物质的化学性质(如酸碱性及强度、极性等),使得在水中不能直接滴定的物质,极性等),使得在水中不能直接滴定的物质,在非水溶剂中能顺利进行。在非水溶剂中能顺利进行。2、增大有机物的溶解度、增大有机物的溶解度1、具有一般滴定分析的优点,准确、快速、具有一般滴定分析的优点,准确、快速、无需特殊设备等。无需特殊设备等。第二节、溶剂的性质与作用第二节、溶剂的性质与作用 一种溶质溶于给定溶剂,溶质
4、所表现出的酸一种溶质溶于给定溶剂,溶质所表现出的酸碱性,直接与溶剂以下性质有关:碱性,直接与溶剂以下性质有关:1.离解程度离解程度2.溶剂的酸碱性溶剂的酸碱性3.溶剂的极性溶剂的极性4.溶剂的拉平效应、区分效应溶剂的拉平效应、区分效应(一)溶剂的离解性(一)溶剂的离解性是溶剂的质子自递反应的逆反应(质子自递常数(质子自递常数,离子积离子积)如如水溶液中强酸强碱的反应水溶液中强酸强碱的反应溶剂的质子自递反应对酸碱反应的影响 又如又如P75表表51常用溶剂的自身离解平衡及其常数(常用溶剂的自身离解平衡及其常数(25)乙醇溶液中强酸强碱的反应乙醇溶液中强酸强碱的反应 同一酸碱反应在同一酸碱反应在 小
5、的溶剂中比在小的溶剂中比在 大大的溶剂中进行的彻底的溶剂中进行的彻底 大小对滴定突跃范围的影响大小对滴定突跃范围的影响pH=14-4.3 pH=9.7 pH=5.4 例如例如 用用0.1mol/lNaOH和和 分别滴定酸分别滴定酸(1)在水溶液中在水溶液中计量点前(计量点前(-0.1%)pH=4.3计量点后(计量点后(+0.1%)(2)在乙醇溶液中在乙醇溶液中0.1mol/L 滴定滴定计量点前(计量点前(-0.1%)计量点后计量点后(+0.1%)pC2H5OH2=14.8-4.3=10.5 结果:在水中用结果:在水中用NaOH滴定突跃范围滴定突跃范围4.39.7即即 (),),突跃范围越大突跃
6、范围越大滴定终点越敏锐滴定终点越敏锐 在乙醇中用在乙醇中用 滴定突跃范围滴定突跃范围4.314.8 同一酸碱反应在同一酸碱反应在 小的溶剂中比在小的溶剂中比在 大大的溶剂中进行的彻底的溶剂中进行的彻底所以质子性溶剂的质子自递作用是所以质子性溶剂的质子自递作用是影响溶液中酸碱滴定反应的重要因素影响溶液中酸碱滴定反应的重要因素溶剂的质子自递反应是在此溶剂中进行的溶剂的质子自递反应是在此溶剂中进行的酸碱反应的逆反应酸碱反应的逆反应 1、酸、酸HA在溶剂在溶剂HS中中 的离解的离解 酸酸酸酸 碱碱碱碱 共轭碱共轭碱共轭碱共轭碱 共轭酸共轭酸共轭酸共轭酸(二)溶剂的酸碱性及其对溶质酸碱性的影响(二)溶剂
7、的酸碱性及其对溶质酸碱性的影响HA HHA H+A+A-HH+HS H+HS H2 2S S+K a(HS)HA=Ka HA Kb SH HS的固有酸度常数的固有酸度常数HS的固有碱度常数的固有碱度常数HS碱性越强,碱性越强,HA(溶质溶质)酸性越强酸性越强 溶剂溶剂水水与与醋酸醋酸相比,前者碱性较强,故相比,前者碱性较强,故HCl在水中的酸性比在醋酸中的酸性较强在水中的酸性比在醋酸中的酸性较强=例如:例如:由此说明溶质酸由此说明溶质酸 HA HA 在溶剂在溶剂 H HS S 中表观中表观酸强度决定于酸强度决定于HA HA 的酸度和的酸度和H HS S的碱度。的碱度。2、碱、碱B在溶剂在溶剂H
8、S中的离解中的离解溶剂溶剂HS的酸性越强,溶质的酸性越强,溶质B的碱性越强的碱性越强B+H+BH+HS H+S-Kb(HS)B=KbB Ka SH例如:例如:NHNH3 3在在HAcHAc中表现较强的碱性中表现较强的碱性 由此说明溶质由此说明溶质碱碱 B B在溶剂在溶剂 H HS S 中表观中表观碱碱强度决定于强度决定于 B B的的碱碱度和度和H HS S的的酸酸度。度。例如:例如:邻苯二甲酸氢钾(邻苯二甲酸氢钾(Ka2=3.9 10-6;Kb2=1.0 10-7).邻苯二甲酸氢钾在水中显酸性邻苯二甲酸氢钾在水中显酸性标定标定NaOH邻苯二甲酸氢钾在比水酸性强的冰醋酸中邻苯二甲酸氢钾在比水酸性
9、强的冰醋酸中显碱性显碱性标定标定HClO4 酸酸HA在溶剂中的酸强度在溶剂中的酸强度决定于决定于HA的酸度和溶剂的酸度和溶剂HS的碱度,即决定于的碱度,即决定于酸给出质子的能力和溶剂接受酸给出质子的能力和溶剂接受质子的能力质子的能力;同理,碱;同理,碱B在溶剂中的碱强度在溶剂中的碱强度决定于决定于B的碱度和溶剂的碱度和溶剂HS的酸度,即决定于的酸度,即决定于碱接受质子的能碱接受质子的能力和溶剂给出质子的能力。力和溶剂给出质子的能力。在水中的在水中的弱弱酸溶于酸溶于碱碱性溶剂,可性溶剂,可增强增强其酸性其酸性,在,在水中的弱水中的弱碱碱溶于溶于酸酸性溶剂,可性溶剂,可增强增强其碱性,其碱性,总结
10、:总结:可通过选择合适的溶剂使在水中不能准确滴定可通过选择合适的溶剂使在水中不能准确滴定 的物质变为可滴定的物质变为可滴定据据库仑定律库仑定律相反电荷离子间静电吸引力相反电荷离子间静电吸引力正正电电荷荷负负电电荷荷溶剂的介电常数溶剂的介电常数 电荷中心的距离电荷中心的距离 溶质在介电常数大(极性大)溶质在介电常数大(极性大)的溶剂中较易离解的溶剂中较易离解 D E ,即即(三)溶剂的极性(三)溶剂的极性单位离子单位离子单位离子单位离子电荷数电荷数电荷数电荷数HA+HS AHA+HS A-.-.H H2 2S S+A A-+H+H2 2S S+电离电离离解离解离子对离子对离子对离子对溶剂阴离子溶
11、剂阴离子溶质分子溶质分子 溶剂分子溶剂分子溶剂合质子溶剂合质子注意:此规律仅适用于电中性弱酸弱碱注意:此规律仅适用于电中性弱酸弱碱常用溶剂的介电常数常用溶剂的介电常数非水滴定中有时常使用非水滴定中有时常使用D适宜混合溶剂适宜混合溶剂D混混=S1%D1+S2%D2+S3%D3+Sn%Dn如:如:醋酸溶于醋酸溶于碱性相近的水和乙醇碱性相近的水和乙醇中中 在介电常数小的溶剂中,离子间静电引在介电常数小的溶剂中,离子间静电引力力 E E大,易形成离子对,难离解成离子。大,易形成离子对,难离解成离子。因为水的介电常数因为水的介电常数(极性)大于乙醇,所以极性)大于乙醇,所以在水中的酸度比在乙醇中大。在水
12、中的酸度比在乙醇中大。D DH2OH2O =78.5=78.5D D乙醇乙醇=24.3=24.3HAcHAc部分解离部分解离酸度:弱酸性酸度:弱酸性很少很少HAcHAc解离成离子解离成离子 酸度:比水中弱酸度:比水中弱在在水溶液中水溶液中以上四种酸与水之间的酸碱反应向右进行得十分完全。以上四种酸与水之间的酸碱反应向右进行得十分完全。即不论上述矿酸的酸度多强,其即不论上述矿酸的酸度多强,其固有的酸强度已不能固有的酸强度已不能表现出来表现出来,全都全都生成生成水合质子水合质子这一水溶液中最强酸的这一水溶液中最强酸的形式,即被拉平到形式,即被拉平到 的强度水平的强度水平.(四)拉平效应和区分效应四)
13、拉平效应和区分效应水是上述矿酸的拉平性溶剂。水是上述矿酸的拉平性溶剂。这种这种能酸(碱)强度拉平到同一水平的能酸(碱)强度拉平到同一水平的效应称为拉平效应效应称为拉平效应。在拉平性溶剂中,溶剂合质子在拉平性溶剂中,溶剂合质子 (如水合质子(如水合质子H H3 3O O+、氨合质子氨合质子NHNH4 4+、醋酸合醋酸合质子质子H H2 2AcAc+等)是溶液中能够存在的等)是溶液中能够存在的唯一最唯一最强酸强酸,所以说共存酸都被拉平至,所以说共存酸都被拉平至溶剂合质溶剂合质子子的强度水平。的强度水平。同理,共存碱在强酸性溶剂中,都被拉同理,共存碱在强酸性溶剂中,都被拉平至平至溶剂阴离子溶剂阴离子
14、的水平,溶剂阴离子(的水平,溶剂阴离子(等)是溶液中的等)是溶液中的最强碱。最强碱。在在冰醋酸中:冰醋酸中:由于醋酸接受质子的能力较水弱由于醋酸接受质子的能力较水弱,不能将,不能将HClO4和和HCl拉平到相同的程度,拉平到相同的程度,溶液中除存在溶剂合质溶液中除存在溶剂合质子外,还存在子外,还存在 、共共轭酸轭酸Ka 2.0 1071.3 106 1.0 103 2.9 10以上矿酸质子转移反应不完全,表观酸强度接近以上矿酸质子转移反应不完全,表观酸强度接近于各自的固有酸强度,表现出不同强度的酸性,于各自的固有酸强度,表现出不同强度的酸性,从从Ka值可判断值可判断 。(pKa值越小值越小,酸
15、度越强)酸度越强)这种能区分酸(碱)强弱的作用这种能区分酸(碱)强弱的作用称为区分效应。称为区分效应。醋酸是上述矿酸的区分性溶剂。醋酸是上述矿酸的区分性溶剂。拉平效应和区分效应,拉平效应和区分效应,实质上实质上是溶剂与溶质是溶剂与溶质间发生酸碱反应的结果。间发生酸碱反应的结果。利用利用拉平效应,拉平效应,可滴定混合酸(碱)的可滴定混合酸(碱)的总量总量一般说来,酸性溶剂是碱的拉平性溶剂,是一般说来,酸性溶剂是碱的拉平性溶剂,是酸的区分性溶剂;碱性溶剂是酸的拉平性溶剂,酸的区分性溶剂;碱性溶剂是酸的拉平性溶剂,是碱的区分性溶剂。是碱的区分性溶剂。利用利用区分效应,区分效应,可滴定混合酸(碱)中可
16、滴定混合酸(碱)中各组各组分的含量分的含量惰性溶剂惰性溶剂没有拉平效应,是良好的没有拉平效应,是良好的区分性溶剂区分性溶剂(一)质子性溶剂(一)质子性溶剂第三节第三节 溶剂的分类及选择溶剂的分类及选择 (二)非质子性溶剂(二)非质子性溶剂 (三)混合溶剂(三)混合溶剂质子性溶剂质子性溶剂非质子性溶剂非质子性溶剂 溶剂分子间有质子转移溶剂分子间有质子转移(溶剂分子间存在质子自递反应)(溶剂分子间存在质子自递反应)溶剂分子间无质子转移溶剂分子间无质子转移(溶剂分子间不能发生质子自递反应)(溶剂分子间不能发生质子自递反应)溶剂的分类溶剂的分类(一)质子性溶剂:(一)质子性溶剂:如有机弱碱、有机酸的碱
17、金属盐、有机碱的如有机弱碱、有机酸的碱金属盐、有机碱的氢卤酸盐、有机碱的有机酸盐氢卤酸盐、有机碱的有机酸盐适用于滴定弱碱性物质。适用于滴定弱碱性物质。给出质子的能力较强(酸性比水强,常为羧给出质子的能力较强(酸性比水强,常为羧酸)。如醋酸酸)。如醋酸、甲酸、丙酸等、甲酸、丙酸等 1、酸性溶剂:、酸性溶剂:2、碱性溶剂:碱性溶剂:如酚类、磺酰胺类如酚类、磺酰胺类 的含量测定的含量测定。接受质子的能力较强(碱性比水强,接受质子的能力较强(碱性比水强,常为胺类)常为胺类)如乙二胺、乙醇胺、丁胺等如乙二胺、乙醇胺、丁胺等适用于滴定弱酸性物质。适用于滴定弱酸性物质。3、两性溶剂:、两性溶剂:如阿司匹林的
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