酸堿溶液中各型體的分布系數(shù)與分布曲線課件

酸堿溶液中各型體的分布系數(shù)與分布曲線分析化學(xué)三、多元弱酸（堿）溶液中各型體的分布系數(shù)與分布曲線二、一元弱酸（堿）溶液中各型體的分布系數(shù)與分布曲線一、物料平衡(Material(Mass)Balance)四、分布分?jǐn)?shù)的總結(jié)酸堿滴定法.酸堿反應(yīng)及平衡常數(shù)分析化學(xué)酸堿滴定法根據(jù)布朗斯特質(zhì)子酸堿理論：凡是能給出質(zhì)子的物質(zhì)都是酸凡是能接受質(zhì)子的物質(zhì)都是堿既能接受質(zhì)子又能給出質(zhì)子的物質(zhì)則為兩性物質(zhì)（1）溶劑分子之間的質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)——質(zhì)子自遞反應(yīng)化學(xué)化工學(xué)院.分析化學(xué)酸堿滴定法（2）酸堿溶質(zhì)與溶劑分子間的反應(yīng)——酸堿的解離酸堿反應(yīng)及平衡常數(shù)化學(xué)化工學(xué)院.分析化學(xué)酸堿滴定法反應(yīng)后酸給出質(zhì)子，變成它的共軛堿，堿得到質(zhì)子后變成它的共軛酸，它們分別組成共軛酸堿對(duì)。

酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)就是酸堿反應(yīng)及平衡常數(shù)質(zhì)子的轉(zhuǎn)移化學(xué)化工學(xué)院.溶液中的其他相關(guān)平衡分析化學(xué)酸堿滴定法物料平衡(Material(Mass)Balance):

各物種的平衡濃度之和等于其分析濃度。電荷平衡(ChargeBalance):

溶液中正離子所帶正電荷的總數(shù)等于負(fù)離子所帶負(fù)電荷的總數(shù)(電中性原則)。質(zhì)子平衡(ProtonBalance):

溶液中酸失去質(zhì)子數(shù)目等于堿得到質(zhì)子數(shù)目?；瘜W(xué)化工學(xué)院.分析化學(xué)酸堿滴定法一、物料平衡(Material(Mass)Balance)物料平衡是指在一個(gè)化學(xué)平衡體系中，某一給定物質(zhì)的總濃度（即分析濃度）與各有關(guān)形式平衡濃度之和相等。其數(shù)學(xué)表達(dá)式稱為物料平衡方程（materialbalanceequation），用MBE表示?；瘜W(xué)化工學(xué)院.分析化學(xué)酸堿滴定法例如NaHCO3溶液中，同時(shí)存在H2CO3、HCO3-和CO32-三種型體。其總濃度c又稱為分析濃度（即該組分加入溶液中的總濃度），三種型體的分析濃度分別表示為[H2CO3]、[HCO3-]和[CO32-]則分析濃度與平衡濃度的關(guān)系是：物料平衡(MaterialBalance)[H2CO3]+[HCO3-]+[CO32-]=c化學(xué)化工學(xué)院.分析化學(xué)酸堿滴定法溶液中某酸堿組分的平衡濃度占其總濃度的分?jǐn)?shù)，即為該存在形式的分布系數(shù)（distributioncoefficient），以δ表示。當(dāng)溶液的pH發(fā)生變化時(shí)，平衡隨之移動(dòng)，以致酸堿存在形式的分布情況也跟著變化。分布系數(shù)δ與溶液pH間的關(guān)系曲線稱為分布曲線（distributioncurve）?；瘜W(xué)化工學(xué)院.分析化學(xué)酸堿滴定法二、一元弱酸（堿）溶液中各型體的分布系數(shù)與分布曲線以醋酸為例，它在水溶液中以HAc和Ac-兩種型體存在。設(shè)其總濃度為c(HAc)，也稱為分析濃度，HAc和Ac-的平衡濃度分別為[HAc]和[Ac-]。物料平衡解離常數(shù)分布系數(shù)化學(xué)化工學(xué)院.分析化學(xué)酸堿滴定法分布分?jǐn)?shù)的一些特征對(duì)于給定弱酸，δ

僅與pH有關(guān)δHAc＋δAc-＝1δ

僅是pH和pKa的函數(shù)，與酸的分析濃度c無關(guān)化學(xué)化工學(xué)院.分析化學(xué)酸堿滴定法因此由酸的Ka和溶液的pH就可以計(jì)算出兩種型體的分布系數(shù)，進(jìn)而根據(jù)總濃度c和各型體的分布系數(shù)，就可以計(jì)算出在某一酸度的溶液中，一元弱酸各型體的平衡濃度。例題：計(jì)算pH5.00和8.00時(shí)，0.10mol/L的HAc溶液中各存在型體的分布系數(shù)及平衡濃度?；瘜W(xué)化工學(xué)院.分析化學(xué)酸堿滴定法不同pH下的δHAc

與δAc-pHδHAcδAc-

pKa-2.00.990.01pKa-1.30.950.05

pKa-1.00.910.09*pKa0.500.50

pKa+1.00.090.91pKa+1.30.050.95

pKa+2.00.010.99化學(xué)化工學(xué)院.如果以溶液的pH為橫坐標(biāo)，各存在型體的分布系數(shù)為縱坐標(biāo)，可得酸堿型體分布曲線圖，即δ-pH曲線圖分析化學(xué)酸堿滴定法化學(xué)化工學(xué)院.

分析化學(xué)酸堿滴定法HAc的分布分?jǐn)?shù)圖（pKa=4.76）優(yōu)勢(shì)區(qū)域圖pKapHHAcAc-4.76化學(xué)化工學(xué)院.對(duì)于一元弱酸溶液，也可作相同的處理。任何一元弱酸（堿）的型體分布曲線都相似，只是圖中曲線的交點(diǎn)隨其pKa的不同而會(huì)左右移動(dòng)。分析化學(xué)酸堿滴定法化學(xué)化工學(xué)院.分析化學(xué)酸堿滴定法HF的分布分?jǐn)?shù)圖（pKa=3.17）1.00.50.0δ024681012pH3.17HFF-優(yōu)勢(shì)區(qū)域圖HF

F-pKa3.17pH化學(xué)化工學(xué)院.分析化學(xué)酸堿滴定法HCN的分布分?jǐn)?shù)圖（pKa=9.31）024681012pH1.00.50.0δ9.31HCNCN-優(yōu)勢(shì)區(qū)域圖HCN

CN-pHpKa9.31化學(xué)化工學(xué)院.分析化學(xué)酸堿滴定法分布分?jǐn)?shù)圖的特征HA的分布分?jǐn)?shù)圖（pKa）兩條分布分?jǐn)?shù)曲線相交于（pKa，0.5）

pH<pKa時(shí)，溶液中以HA為主

pH>pKa時(shí)，溶液中以A-為主化學(xué)化工學(xué)院.分析化學(xué)酸堿滴定法三、多元弱酸（堿）溶液中各型體的分布系數(shù)與分布曲線以二元弱酸碳酸（H2CO3）為例。它在溶液中以H2CO3、HCO3-和CO32-三種型體存在。若H2CO3的總濃度為c(H2CO3)，三存在型體的平衡濃度分別為[H2CO3]、[HCO3-]和[CO32-]。物料平衡解離常數(shù)化學(xué)化工學(xué)院.分析化學(xué)酸堿滴定法分布系數(shù)化學(xué)化工學(xué)院.分析化學(xué)酸堿滴定法因此由酸的Ka1、Ka2和溶液的pH就可以計(jì)算出各型體的分布系數(shù)，進(jìn)而根據(jù)總濃度c和各型體的分布系數(shù)，就可以計(jì)算出在某一酸度的溶液中，弱酸各型體的平衡濃度。化學(xué)化工學(xué)院.分析化學(xué)酸堿滴定法H2CO3的分布分?jǐn)?shù)圖1.00.0024681012pHδH2CO3HCO3-CO32-優(yōu)勢(shì)區(qū)域圖H2CO3

HCO3-

CO32-6.38pKa110.25pKa2△pKa=3.87化學(xué)化工學(xué)院.分析化學(xué)酸堿滴定法磷酸(H3A)的分布系數(shù)圖1.00.0024681012pHδH3PO4H2PO4-HPO42-PO43-優(yōu)勢(shì)區(qū)域圖

H3PO4

H2PO4-

HPO42-

PO43-2.16pKa5.057.21pKa5.1112.32pKa1pKa2pKa3化學(xué)化工學(xué)院.分析化學(xué)酸堿滴定法n元弱酸HnA分布分?jǐn)?shù)定義物料平衡酸堿解離平衡HnAH++Hn-1A-

……

H++HA(n-1)-