非水溶液酸堿滴定法中酸堿的質子理論
實驗室k / 2019-07-08
(一)酸堿的定義和共軛酸堿 酸堿質子學說認為，凡能放出質子的物質是酸，凡能接受質子的物質是堿。它們的關系可用下式表示：
一種酸放出質子后，所余部分即是該酸的共軛堿；一種堿接受了質子以后，即成為該堿的共軛酸，HA和A稱為共軛酸堿。越容易放出質子的物質酸性越強，越容易接受質子的物質堿性越強。因此，強酸的共軛堿是弱堿，而強堿的共軛酸必定是弱酸。例如HCl是一種強酸，它的共軛堿Cl-則為弱堿。
按照酸的強度遞減(共軛堿的強度遞增)的順序將常見數(shù)種共軛酸堿列于表8-1。
由上表可知，質子理論的酸堿概念較電離理論的酸堿慨念具有更為廣泛的含義，即酸或堿可以是中性分子，也可以是陽離子或陰離子。酸和堿不再是兩種不同類型的物質了，而是一種物質在得失質子過程中的兩種不同狀態(tài)——酸性狀態(tài)和堿性狀態(tài)。這兩種狀態(tài)的關系好像氧化態(tài)和還原態(tài)的關系一樣是共軛的。表8-1中的HAc和H2O即能放出質子也能接受質子，所以是具有酸堿兩性的物質。
(二)溶劑合質子 H+即質子是一個極小的質點，很活潑，不能單獨存在，易與溶劑分子結合成溶劑合質子。在水溶液中與水分子結合成水合氫離子(H3O+)又叫泋離子，在非水溶液中與溶劑分子結合成溶劑合質子。例如，HCl溶解在水中，質子與水分子結合成水合氫離子(H3O+)：
HCl＋H2O ?H3O+＋Cl-
HCl溶解在冰醋酸中，質子與HAc分子結合成醋酸合質子。
HCl＋HAc ?H2Ac+＋Cl-
(三)酸堿中和的實質 質子理論認為酸堿中和反應的實質是質子的轉移，而質子的轉移是通過溶劑合質子實現(xiàn)的，即溶劑在反應中起傳遞質子的作用。例如鹽酸在水溶液中滴定氨水的反應：
在HCl溶液中，HCl把質子轉移給了H2O，反應如下：
HCl＋H2O ?H3O+＋Cl-
在氮水中，H2O把質子轉移給NH3，反應如下：
NH3＋H2O ?OH-＋NH4+
用HCl滴定氨水時，實際上是H3O+與OH-反應生成H2O：
H3O+＋OH- ?2H2O
總反應式可寫為：
HCl＋NH3 ?NH4+＋Cl-
在此反應中，HCl把質子轉移給了NH3，溶劑H2O起了傳遞質子的作用。
又如在非水溶劑冰醋酸中，用高氯酸滴定苯甲酸鈉(下面以NaA表示)，在HClO4的冰HAc溶液中，HClO4把質子轉移給了HAc反應式如下：
HClO4＋HAc ?H2Ac+＋ClO4-
在苯甲酸鈉的冰醋酸溶液中，HAc把質子轉移給了NaA，反應式如下：
NaA＋HAc ?HA＋Na+＋Ac-
滴定時，實際上是H2Ac+與Ac-結合生成HAc：總反應式為：
HClO4＋NaA ?HA＋ClO4-＋Na+
在此反應中，HClO4把質子轉移給了苯甲酸鈉，溶劑HAc起了傳遞質子的作用。
在非水溶劑中，酸堿反應可用下式表示：
反應中，質子是由酸1(HA)轉移給了堿2(B)，表示中和反應是質子轉移反應。酸和堿作用生成另一種酸與另一種堿，生成的酸和堿與原來的酸和堿是共軛的。質子理論認為酸堿中和反應并無鹽的生成。
.jpg "酸堿關系式")
.jpg "某些共軛酸堿")
.jpg "反應式")
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