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溶剂的区分能力与介电常数


实验室k / 2018-07-26

    无机酸,高氯酸盐酸硝酸在水溶液中强度一样。但在一种碱性较弱的溶剂中,例如在冰醋酸中,HClO4就是一种比HCl强的酸,冰醋酸这时是做为一个区分溶剂(differentiating solvent,),可以使得HClO4在HCl存在下被分步滴定。冰醋酸的作用如下:

HClO4+HOAc H2OAc++ClO4-
HCl+HOAc H2OAc++Cl-

第一个反应比第二个反应向右进行得远得多(即,HClO4比HCl显示强得多的酸性),所以,在冰醋酸中滴定这两种酸的混合物时,可在滴定曲线上可找到两个突跃。这两种酸可说是被冰醋酸区分开来。
    决定溶剂的调平和区分能力的性质有二:一是溶剂的真实酸-碱性质,二是质子自递常数。例如,水是足够强的碱来调平HClO4和HCl,但不能调平HCl和HOAc,后两种酸在水溶液中被区分。冰醋酸是比水弱的碱,能区分HClO4和HCl。然而,液态氨是比水强的碱,不仅能调平HCl和HClO4,也能调平HCl和HOAc。

溶剂的区分能力与介电常数

    溶剂在非水滴定中的另一重要性质是介电常数。在两性溶剂中,一种弱酸离解为离子步骤如下:

HB+HS  ⇌  {H2S+B-⇌  H2S++B-
             离子对      分开的离子

第一步叫做离子化,其产物叫做离子对。经第二步离解后,离子完全分开。具有高介电常数的溶剂可以减少过程所需能量,有助于溶质离解为离子。在低介电常数溶剂中有相当多的离子对产生。
    一种离子(如NH4+)如果在溶剂中没有离子对的产生,则表明溶剂介电常数对其没有很大的影响,

NH4++H2O  {NH3H3O+NH3+H3O+

    通常,高介电常数有利于试剂和试样的溶解度。对于两性溶剂,期望有一高介电常数。水是一种很好的溶剂,它具有很高的介电常数和相对低的质子自递常数。


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