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酸碱滴定法是以酸碱反应为基础的滴定分析方法。酸碱反应的特点是反应速度快、反应过程简单、完全程度高,滴定终点较易确定。因此,酸碱滴定法的应用比较广泛。
酸碱平衡是酸碱滴定的基础,酸碱平衡不仅决定酸碱滴定反应进行的程度,而且影响溶液中其他的平衡过程,如碳酸钙、草酸钙溶解于酸、高锰酸钾在不同酸碱性条件下被还原成不同价态、向铜氨络离子的溶液中加入过量强碱会产生氢氧化铜沉淀的现象,就是酸碱平衡影响沉淀溶解平衡、氧化还原平衡和配位平衡的例子。通过控制溶液的酸碱性,可以达到改变溶液中物质存在形式—也就是反应条件的目的。
4.1.1酸碱质子理论
酸碱理论有很多种,但在分析中普遍使用的是布朗斯特和劳莱提出的酸碱质子理论。
酸碱质子理论认为,凡是能给出质子的物质都是酸,例如,HCI、HAc、NH4+等;凡能接受质子的物质就是碱,例如,OH-、Ac-、NH3等。能给出多个质子的物质叫作多元酸;能接受多个质子的物质叫作多元碱。
根据这一定义,一种酸(HA)给出质子后就成了碱(A-),而碱(A-)接受质子后就成了酸(HA)。这种关系可以表示为:
可以看出,酸与碱并不是彼此孤立存在的,它们是相互依存的,这种相互依存的关系称为共噁关系。仅相差一个质子的这一对酸碱称为共轭酸碱对。HA是A-的共轭酸,A-是HA的共轭碱。该反应被称为酸碱半反应,其中酸给出一个质子形成共轭碱,或碱接受一个质子形成共轭酸。下面是一些酸碱半反应:
上述的这些反应式中HCI、HAc、H2O、H3O+、NH4+、H2PO4-都能给出质子,它们都是酸,而Cl-、Ac-、OH-、H2O、NH3、H2PO4 都能得到质子,它们都是碱。同一种物质,在某一条件下可能是酸,而在另一种条件下可能就变成了碱。例如,上述反应中H2O、H2PO4-。这种既可以给出质子又可以接受质子的物质称为两性物质。
4.1.2酸碱反应的实质
酸碱质子理论不仅扩大了酸和碱的范围,还可以把解离理论中的解离作用、中和作用、水解作用等,统统包括在酸碱反应的范围之中,皆可看作质子传递的酸碱反应,酸碱反应的实质就是酸碱之间的质子传递。
共轭酸碱体系中的酸或碱是不能独立存在的,即酸碱半反应都不能单独发生。因而当溶液中某一种酸给出质子后,必须有另一种能接受质子的碱存在才能实现。
酸碱反应的一般式可写为:
现以醋酸在水溶液中水解为例:
其结果是质子从HAc转移到H2O,溶剂H2O起着碱的作用,才使得HAc的解离得以实现。通常为书写方便,将H3O+简写成H+,以上反应式可简写为:
需要注意的是,这个简化式代表的是一个完整的酸碱反应,而不是酸碱半反应。
酸碱质子理论中,酸碱反应实际上是两个共轭酸碱对共同作用的结果,其实质是质子的转移。比如说,H2O在水中的离解就是HCI与H2O之间的质子转移作用,是由HCI-Cl-与H+-H2O两个共轭酸碱对共同作用的结果。
文章来源:《分析化学分析方法的原理及应用研究》
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