酸碱溶液中各型体的分布系数与分布曲线课件

1、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

2、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 (Charge Balance): 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 (Proton Balance): 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

3、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（material balance equation），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(Material Balance),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

4、分布系数（distribution coefficient），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（distribution curve）。,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pK

5、a 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

6、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,pKa 9.31,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（H

7、2CO3）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,HnAH+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