乙醇溶液PH的研究
领导下文是我这段时间以来,通过查阅相关资料和这段时间来对热塑性酚醛树脂中控PH的观察,对热塑性树脂用质量比1;1的乙醇溶液测定PH方法的一点见解。理论部分由我一人完成,实验部分是在刘磊的协助下完成的。文章不是很好,请指正。
一般的酸碱反应都是在水溶液中进行的。关于水溶液中酸碱反应的理论和特点,在此就不多阐述了。由于乙醇是这一种有机物质,其物性常数与水有很大不同,当乙醇作为酸的溶剂,与绝对酸度相同的水溶液相比时,两者的PH值发生较大的偏差表现出乙醇酸性溶液的特幸。因此,适用水溶液的测定PH值的方法,用来适用乙醇溶液时,就有必要进行某些修正了。
产生两者差别的主要原因是:
一、溶剂对质子的亲和力不一样
乙醇和水分别做为溶剂时溶剂分子之间有质子的转移,即质子自递作用,使溶液本身产生理解
+-HO+ HO?HO+OH 322
-14K=K=1.00×10 SW
+CHOH+ CHOH= CHOH+ CHO 252525225
-20K=7.9×10 S
K称为溶剂的质子自递常数。其意义通过下述水与乙醇的比较来S
说明:
在水中,1N的强酸溶液PH=0,1N的强碱溶液POH=0,即PH=14相差14个单位。在乙醇中,从PH=0变化到POHC=O,其PH+ 52POHC=19.1,故有19.1个单位的变化。也就是说。乙醇分子对质子52
的接受能力比水接受质子的能力弱,也即乙醇的固有酸碱度弱于水。因而乙醇酸性溶液的表现的酸度弱于水溶液,表现出PH值比水溶液偏高。
二、介电常数不同
乙醇和水的介电常数如下:(20?)
水80.18
乙醇25.00
除了溶液本身的酸碱性(即对质子的亲和力)对溶液的酸碱强度有影响外,溶剂的介电常数对溶液的酸碱强度也有影响。
因为一种不带电荷的酸(HB)的解离,它是分两步进行的。
-++HB+HS(溶剂)(B、HS) HS+B ,,22
在电离步骤中,HB将一个质子转移给溶剂(HS)分子,两者通过静电引力形成离子对,然后在溶剂分子的进一步作用下,发生离解,形成溶剂化质子和溶剂化阴离子。
根据库伦定律,带相反电荷的离子的引力与溶剂的介电常数成反比,因此当溶剂介电常数减小时,带相反电荷的离子的引力加大,有利于离子对的形成,因而减弱了质子的离解,即减弱了酸的强度。 库伦定律公式
qq112F, 4,,,20
式中:F—带相反电荷离子的引力
,—介电常数 0
qq—带相反电荷离子的质量 12
,—带相反电荷离子的距离
,在水溶液中,=80.18 0
F带相反电荷离子的引力是 W
qqqq111212F,, W224,80.18320,,W,W
在乙醇溶液中, ,,25.00
带相反电荷离子的引力F是 E
qqqq111212,,F E22425100,,,E,E
在环境条件相同时,水和乙醇中相反电荷离子的状态基本一致
qq112,h令: 22WW,,
qq112,h 22EE,,
11h22,,FEE,100E,,3.2则: 211FW,Wh2320W,,
2,FWE,,3.2K,3.2,因为恒大于,所以, ,K,1WE2F,EW
此结果说明,乙醇中相反电荷的离子引力比水溶液中相反电荷离子的引力要大3.2倍以上。换句话说,在水中离子对的数量比在乙醇中要少,游离的质子就更多,因而绝对酸度相同的水溶液和乙醇溶液相比,前者的酸度比后者更强。虽然溶剂对质子的亲和力和介电常数都影响溶液的酸度,但影响程度各有不同。当溶液时强酸时,介电常数的影响为主;当溶液是弱酸时,介电常数和亲质子性都有相当的影响。
三、实验部分
为了解乙醇溶液和水溶液在绝对酸度相同时两者PH值的差别,
进行如下实验。
仪器:100ml容量瓶10个、移液管、酸度计
试剂:质量比1:1的乙醇溶液、蒸馏水,
标准
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硫酸溶液0.4946mol/L
配制好乙醇溶液和水溶液,分别加入硫酸标准溶液,定容。室温下测定PH值。
实验结果:
编号 1 2 3 4 5 乙醇溶液 100ml 100ml 100ml 100ml 100ml
+,3,4,5H含量 0.1N 0.01N N N N 1,101,101,10PH值 1.26 2.15 3.24 4.36 6.49 水溶液 100ml 100ml 100ml 100ml 100ml
+,3,4,5H含量 0.1N 0.01N N N N 1,101,101,10PH值 0.99 1.78 2.85 3.88 4.87
?PH 0.27 0.37 0.39 0.48 1.62
PH分布图
6
5
4
3系列1
2水溶液的ph值1
0
01234567
乙醇溶液的ph值
从图可以看出乙醇溶液的PH值要高于对应水溶液的PH值,由此可以得出如下方程(红线部分):
PH,1.07PH,0.22乙醇溶液水溶液
乙醇溶液的PH值4.36以下时,其PH值与对应的水溶液的PH值符合上述方程的线性关系,乙醇溶液PH值在4.36以上时,没有上述线性关系。
所以我觉得在检测热塑性树脂中控PH值时,由于其测定结果正好符合以上线性关系。能不能加上次公式使结果更加符合实际,