酸碱溶液中各型体的分布系数与分布曲线.ppt

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1、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

2、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(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，某一给定物质的总浓度（即分

3、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，即为该存在形式的分布系数（dis

4、tribution 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pKa 的函数，与酸的分析

5、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

6、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

7、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，与酸的分析浓度c无关,对于给定弱酸，仅与pH有关,同一物质的不同型体的分布分数的和恒为1,化学化工学院,分析化学,酸碱滴定法,再见,化学化工学院,