酸堿溶液中各型體的分布系數(shù)與分布曲線課件

1、酸堿溶液中各型體的分布系數(shù)與分布曲線,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),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,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,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

2、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,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 (Charge Balance): 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 (Proton Balance): 溶液中酸失去質(zhì)子數(shù)目等于堿得到質(zhì)子數(shù)目。,化學(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

3、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（material balance equation），用MBE表示。,化學(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(Material Balance),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

4、分布系數(shù)（distribution coefficient），以表示。,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)與溶液pH間的關(guān)系曲線稱為分布曲線（distribution curve）。,化學(xué)化工學(xué)院,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,酸堿滴定法,分布分?jǐn)?shù)的一些特征,對(duì)于給定弱酸， 僅與pH有關(guān),HAc Ac-1, 僅是pH和pK

5、a 的函數(shù)，與酸的分析濃度c無(wú)關(guān),化學(xué)化工學(xué)院,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。,化學(xué)化工學(xué)院,分析化學(xué),酸堿滴定法,不同pH下的 HAc 與Ac-,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-pH曲線圖,分析化學(xué),酸堿滴定法,化學(xué)化工學(xué)院,酸堿滴定法,HAc的分布分?jǐn)?shù)圖（pKa=4.76）,優(yōu)勢(shì)區(qū)域圖,化學(xué)化

6、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）,優(yōu)勢(shì)區(qū)域圖,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）,優(yōu)勢(shì)區(qū)域圖,pKa 9.31,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）,pHpKa時(shí)，溶液中以A-為主,化學(xué)化工學(xué)院,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（H

7、2CO3）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,酸堿滴定法,分布系數(shù),化學(xué)化工學(xué)院,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,酸堿滴定法,H2CO3的分布分?jǐn)?shù)圖,優(yōu)勢(shì)區(qū)域圖,化學(xué)化工學(xué)院,酸堿滴定法,磷酸(H3A)的分布系數(shù)圖,優(yōu)勢(shì)區(qū)域圖,化學(xué)化工學(xué)院,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)- H+An-, ,化學(xué)化工學(xué)院,酸堿滴定法,四、分布分?jǐn)?shù)的總