(一)酸碱质子学说
经典的电离学说对化合物水溶液中能电离生成H的称为酸,能电离生成OH的称为碱,二者中和生成水和盐。然而许多弱酸或弱碱它们的电离常数在105以下,在水溶液中是无法进行测定的,但在某些非水介质中就可以滴定。这种现象用电离学说不能完满地解释。由于人们不断的认识,提出了酸碱质子学说,即凡能给出质子(H)的物质为酸,能接受质子的物质为碱,它们的关系式如下:
酸<=>H++碱
HC1<=>H++C1-
HC1O4<=>H++C1O4-
RNH3+<=>H++RNH2
酸或碱的强度取决于给出或接受质子能力的强弱,给出质子能力越强,酸性就越强;反之越弱。在反应中溶剂常常参与质子转移反应,因此溶剂也常常是酸或碱。给出质子能力较强的溶剂如冰醋酸就是酸性溶剂剂,接受质子能力较强的溶剂如乙二胺就是碱性溶剂。
(二)非水滴定定原理
溶剂对酸碱强度产生较大的影响,弱碱在酸性溶液中可增增强其相对碱度的强度;弱酸则在碱性溶剂中可增强其相对酸度的强度。因此,在水溶液中难于直接滴定的弱酸或弱碱,如果选择适当溶剂使其强度增加,就可以直接进行滴定。如吡啶为一极弱的有机碱(Kb=
1.4×10 -9次方),在水溶液中难以直接滴定,故改用冰醋酸作溶剂,可以用HC1O4的冰醋酸溶液滴定,其反应式:
C5H5N+CH3COOH<=>C5H5NH++CH3COO-
HCIO4+CH3COOH<=>CH3COOH2++C1O4-
CH3COOH2++CH3COO-<=>2CH3COOH
反应中吡啶的碱性比醋酸强,所以能接受醋酸所供给的质子,而生成 C5H5NH+。而醋酸比HC1O4弱,所所以能接受HC1O4的质子生成CH3COOH2+。溶剂CH3COOH2+在滴定过程中并未参与反应,仅起到传递质子的作用。所以反应式可写为
C5H5N+HC1O4<=>C5H5NH++C1O4-
(三)溶剂的种类
1.两性溶剂 这类溶剂剂既可以作为酸,又可以作为酸酸,量典型的是水。甲醇、乙醇和异丙醇等醇类的酸碱性和水类似,也属于两性的中性溶剂。当溶质是较强的酸时,这种溶剂呈碱性;溶质是较强的碱时,这种溶剂显酸性。
2.酸性溶剂 这类溶剂也是两性溶剂,因它可作为酸,也可以作为碱。但这类溶剂的酸性显着比水大,故称酸性溶剂,如甲酸,乙酸,丙酸和三氯乙酸等。酸性溶剂又叫做生质子溶剂,它是滴定弱碱时常用的溶剂。
3.碱性溶剂 也属于两性溶剂,由于它的碱性比水强,故称为碱性溶剂,又称为亲质子溶剂。常用的碱性溶剂有乙二胺,丁胺等。
4.惰性溶剂 酸碱性都非常微弱,这种溶剂与溶质没有质子转移。常用的惰性溶剂有苯,氯仿,四氯化碳等。
(四)滴定剂
1.酸性滴定剂 在非水介质中滴定碱时,常用溶剂为冰醋酸,其中以高氯酸的酸性最强,所以常用高氯酸的醋酸溶液为滴定剂。
2.碱性滴定剂 最常用的滴定剂为醇钠和醇钾,如甲醇钠,是由金属钠和甲醇反应制得:
2CH3OH+2NA→2CH3ONA+H2↑
(五)指示剂
非水滴定中的指示剂也都是有机弱酸或弱碱,在一定的酸度范围内发生颜色改变。但在不同的溶剂中指示剂的变色范围不同。常用的指示剂见表119所示。