酸碱溶液中各型体的分布系数与分布曲线

化学化工学院 酸碱溶液中各型体的分布系数与分布曲线 三 多元弱酸 碱 溶液中各型体的分布系数与分布曲线 二 一元弱酸 碱 溶液中各型体的分布系数与分布曲线 一 物料平衡 Material Mass Balance 四 分布分数的总结 酸碱滴定法 酸碱反应及平衡常数 酸碱滴定法 根据布朗斯特质子酸碱理论 凡是能给出质子的物质都是酸凡是能接受质子的物质都是碱既能接受质子又能给出质子的物质则为两性物质 1 溶剂分子之间的质子转移反应 质子自递反应 化学化工学院 酸碱滴定法 2 酸碱溶质与溶剂分子间的反应 酸碱的解离 酸碱反应及平衡常数 化学化工学院 酸碱滴定法 反应后酸给出质子 变成它的共轭碱 碱得到质子后变成它的共轭酸 它们分别组成共轭酸碱对 酸碱反应的实质就是 酸碱反应及平衡常数 质子的转移 化学化工学院 溶液中的其他相关平衡 酸碱滴定法 物料平衡 Material Mass Balance 各物种的平衡浓度之和等于其分析浓度 电荷平衡 ChargeBalance 溶液中正离子所带正电荷的总数等于负离子所带负电荷的总数 电中性原则 质子平衡 ProtonBalance 溶液中酸失去质子数目等于碱得到质子数目 化学化工学院 分析化学 酸碱滴定法 一 物料平衡 Material Mass Balance 物料平衡是指在一个化学平衡体系中 某一给定物质的总浓度 即分析浓度 与各有关形式平衡浓度之和相等 其数学表达式称为物料平衡方程 materialbalanceequation 用MBE表示 化学化工学院 分析化学 酸碱滴定法 例如NaHCO3溶液中 同时存在H2CO3 HCO3 和CO32 三种型体 其总浓度c又称为分析浓度 即该组分加入溶液中的总浓度 三种型体的分析浓度分别表示为 H2CO3 HCO3 和 CO32 则分析浓度与平衡浓度的关系是 物料平衡 MaterialBalance H2CO3 HCO3 CO32 c 化学化工学院 分析化学 酸碱滴定法 溶液中某酸碱组分的平衡浓度占其总浓度的分数 即为该存在形式的分布系数 distributioncoefficient 以 表示 当溶液的pH发生变化时 平衡随之移动 以致酸碱存在形式的分布情况也跟着变化 分布系数 与溶液pH间的关系曲线称为分布曲线 distributioncurve 化学化工学院 酸碱滴定法 二 一元弱酸 碱 溶液中各型体的分布系数与分布曲线 以醋酸为例 它在水溶液中以HAc和Ac 两种型体存在 设其总浓度为c HAc 也称为分析浓度 HAc和Ac 的平衡浓度分别为 HAc 和 Ac 物料平衡 解离常数 分布系数 化学化工学院 酸碱滴定法 分布分数的一些特征 对于给定弱酸 仅与pH有关 HAc Ac 1 仅是pH和pKa的函数 与酸的分析浓度c无关 化学化工学院 酸碱滴定法 因此由酸的Ka和溶液的pH就可以计算出两种型体的分布系数 进而根据总浓度c和各型体的分布系数 就可以计算出在某一酸度的溶液中 一元弱酸各型体的平衡浓度 例题 计算pH5 00和8 00时 0 10mol L的HAc溶液中各存在型体的分布系数及平衡浓度 化学化工学院 分析化学 酸碱滴定法 不同pH下的 HAc与 Ac 化学化工学院 如果以溶液的pH为横坐标 各存在型体的分布系数为纵坐标 可得酸碱型体分布曲线图 即 pH曲线图 分析化学 酸碱滴定法 化学化工学院 酸碱滴定法 HAc的分布分数图 pKa 4 76 优势区域图 化学化工学院 对于一元弱酸溶液 也可作相同的处理 任何一元弱酸 碱 的型体分布曲线都相似 只是图中曲线的交点随其pKa的不同而会左右移动 分析化学 酸碱滴定法 化学化工学院 分析化学 酸碱滴定法 HF的分布分数图 pKa 3 17 优势区域图 化学化工学院 分析化学 酸碱滴定法 HCN的分布分数图 pKa 9 31 优势区域图 pKa9 31 化学化工学院 分析化学 酸碱滴定法 分布分数图的特征 HA的分布分数图 pKa 两条分布分数曲线相交于 pKa 0 5 pHpKa时 溶液中以A 为主 化学化工学院 酸碱滴定法 三 多元弱酸 碱 溶液中各型体的分布系数与分布曲线 以二元弱酸碳酸 H2CO3 为例 它在溶液中以H2CO3 HCO3 和CO32 三种型体存在 若H2CO3的总浓度为c H2CO3 三存在型体的平衡浓度分别为 H2CO3 HCO3 和 CO32 物料平衡 解离常数 化学化工学院 酸碱滴定法 分布系数 化学化工学院 酸碱滴定法 因此由酸的Ka1 Ka2和溶液的pH就可以计算出各型体的分布系数 进而根据总浓度c和各型体的分布系数 就可以计算出在某一酸度的溶液中 弱酸各型体的平衡浓度 化学化工学院 酸碱滴定法 H2CO3的分布分数图 优势区域图 化学化工学院 酸碱滴定法 磷酸 H3A 的分布系数图 优势区域图 化学化工学院 酸碱滴定法 n元弱酸HnA 分布分数定义物料平衡酸碱解离平衡 HnA H Hn 1A H HA n 1 H An 化学化工学院 酸碱滴定法 四 分布分数的总结 化学化工学院 酸碱滴定法 分布分数的总结 仅是pH和pKa的函数 与酸