在酸堿反應(yīng)中,溶劑起兩種作用:一是與離子和分子的普通靜電反應(yīng)(溶劑化),一是作為一種酸或破的特殊反應(yīng)。酸或堿在溶液中的反應(yīng),分兩步進(jìn)行:先是形成“離子對(duì)”,隨后生成自由離子。例如:
酸: HA+SH ? SH2+,A- ? SH2++A-
堿: SH +B ? BH+, S- ? BH++S-
常常是,自由離子(例如SH2+和A-)的濃度具有主要的意義。在高介電常數(shù)的溶劑中,大多數(shù)1:1的電解質(zhì)的反應(yīng)平衡遠(yuǎn)遠(yuǎn)趨向右方;在低介電常數(shù)的溶劑中則否。
在不同的溶劑中,酸對(duì)的相對(duì)強(qiáng)度可能和在水中不同,它們均依賴于溶劑的堿度和介電常數(shù)。
表2-7 水和一些非水溶劑的介電常數(shù)值
液體 | 介電常數(shù) |
水 | 78.3 |
酒精 | 25 |
甲醇 | 32.6 |
醋酸 | 6.1 |
冰醋酸 | 21.3 |
醋酐 | 20.7 |
苯 | 2.3 |
甲苯 | 2.38 |
二氧化碳 | 2.6 |
氯仿 | 4.8 |
液態(tài)氨 | 16 |
醋酸乙酯 | 6.02 |
正己烷 | 1.91 |
乙氰 | 36.0 |
吡啶 | 12.3 |
乙二胺 | 12.9 |
硝基甲烷 | 35.8 |
乙二醇 | 37.7 |
乙二醇碳酸酯 | 81 |
二烷 | 2.21 |
介電常數(shù)能夠表明溶劑溶解離子化合物的能力。介電常數(shù)越大,則溶劑效力越大。
表2-8 在冰醋酸中的總離解常數(shù)(25°C)
堿 | pK | 堿 | pK | 酸 | pK | 鹽 | pK |
三芐胺 吡啶 氨 KAc |
5.4 6.10 6.32 6.40 6.14 |
LiAc 2,5二氯苯胺 尿素 |
6.79 9.48 10.24 12.53 |
HClO4 H2SO4 對(duì)甲苯磺酸 HCl |
4.87 7.24 8.44 8.55 |
NaClO4 KCl 鹽酸尿素 LiCl |
5.48 6.88 6.96 7.08 |
表2-9 酒精-水的混合物中酸的離解常數(shù)(25°C)
酒精 pK值 酸 |
酒精的重量百分分?jǐn)?shù) | |||||||
10 | 20 | 35 | 50 | 65 | 80 | 95 | 100 | |
醋酸 銨離子 |
5.13 9.00 4.42 4.77 3.26 10.26 4.02 3.23 10.47 |
5.43 8.78 4.16 5.24 3.57 9.95 4.24 3.62 10.20 |
5.84 8.57 3.92 5.76 3.9 9.61 4.60 3.99 9.87 |
6.29 8.45 3.80 6.19 4.41 9.36 5.01 4.46 9.71 |
6.87 … 3.75 6.79 4.98 … 5.64 5.03 … |
… … 4.19 … … … … 8.68 … |
10.32 … 5.70 10.25 … … 9.15 … … |
溶劑的酸性或堿性強(qiáng)度對(duì)一種溶液顯酸性或堿性起重要作用。例如一種溶質(zhì)在冰醋酸中就比在乙二胺中更易作為一個(gè)堿(質(zhì)子的接受者)。而醋酸當(dāng)硫酸作為溶劑時(shí)卻顯堿性,它接受一個(gè)質(zhì)子生成H2OAc+。
由于溶劑堿度的不同,同一物質(zhì)可能產(chǎn)生不同的酸一堿對(duì)。例如水的共軛對(duì):作為一種堿是H3O+/H2O,而作為一種酸是H2O/OH-。水可認(rèn)為是一種兩性溶劑。乙腈也是一種兩性溶劑,但是它的酸性和堿性都比水弱。