【ac是两性物质吗】两性物质氢离子浓度计算有通式吗?

2020-04-24 12:16:39点击:

两性物质氢离子浓度计算有通式吗?:

两性物质溶液H+离子浓度计算通式 在酸碱溶液体系中,弱酸和弱碱的混合溶液、弱酸弱碱盐溶液、多元酸酸式盐溶液以及氨基酸溶液等都有一个共同特点,即在这些溶液中,既有可放出H+离子的组分,又有可得到H+离子的组分,因此可将这些溶液统称为两性物质溶液。

这类溶液中H+离子浓度的计算,在目前常用的《分析化学》教材中,都没有给出统一的计算公式。

本文在分别讨论各种两性溶液的H+离子浓度计算公式的基础上,导出计算的通式。

一. 各种两性溶液H+离子浓度的计算公式 1.弱酸(HA)和弱碱(B)的混合溶液 设混合溶液中弱酸HA的浓度为ca mol·L-1, 弱碱B的浓度为cb mol·L-1。

HA的共轭碱为A-,B的共轭酸为BH+。

当酸式离解常数远小于时,溶液中的主要成份为HA和B,于是可列出质子条件: [H+] = [OH-] + [A-] - [BH+] 求得 (1) 2.弱酸弱碱盐溶液 设弱酸HA和弱碱B形成的盐为BH+A-,其溶液浓度为c mol·L-1。

溶液中的主要成份为BH+ 和A-,由质子条件: [H+] = [OH-] + [B] - [HA] 求得 (2) 3.多元酸的酸式盐溶液 设二元酸H2B的酸式盐为HB-,其溶液浓度为c mol·L-1。

HB-的酸式离解常数为,其共轭酸即H2B的酸式离解常数为,由质子条件: [H+] = [OH-] + [B2-] - [H2A] 求得 (3) 4.氨基酸溶液 设氨基酸NH2RCOOH溶液的浓度为c mol·L-1,酸式离解常数为,其共轭酸即NH3+RCOOH的酸式离解常数为,其质子条件为: [H+] = [OH-] + [NH2RCOO-] - [NH3+RCOOH] 可求得 (4) 二.两性溶液H+离子浓度的计算通式 设任一两性溶液中,能放出H+离子的组分为弱酸HA,而可得到H+离子的组分为弱碱B;HA的浓度为ca mol·L-1,酸式离解常数为;B的浓度为cb mol·L-1,其共轭酸BH+的酸式离解常数为。

比较和归纳上述(1)至(4)式,可得到如下的H+离子浓度计算通式: (5) (5)式中的各量与(1)至(4)式中的各量比较见下表: 通式 [HA] [B] 弱酸(HA)+ 弱碱(B) [HA] [B] 弱酸弱碱盐(BH+A-) [BH+] [A-] 多元酸酸式盐(HB-) [HB-] [HB-] 氨基酸(NH2RCOOH) [NH2RCOOH] [NH2RCOOH] 如果忽略HA和B的离解,则(5)式中的[HA]≈ca ,[B]≈cb ,这时要求: 以及 由离解常数表达式 ; 须满足: 以及 即要求 于是可得近似式: (6) 当时,可忽略(6)式中的;当cb /时,可忽略(6)式分母中的;当两个条件同时成立时,可得最简式: (7) 对弱酸弱碱盐,有ca =cb ;对多元酸的酸式盐和氨基酸溶液,当它们浓度为c mol·L-1时,由于HB- 和NH2RCOOH同时既为弱酸又为弱碱,也有 ca= cb = c,这时可将(7)式简化为下式: (8) 上述(5)至(8)式就可应用于各种两性溶液中H+离子浓度的计算。

三.计算示例 例1.混合溶液含 mol·L-1 H3BO3和 mol·L-1 NaF ,计算该溶液中 H+离子浓度。

解: 该溶液中弱酸为H3BO3 ,弱碱为F-;则ca = mol·L-1,cb = mol·L-1;H3BO3的离解常数=, F- 的共轭酸为HF,其离解常数 =。

由于>,>,以及cb />,故可将各值代入(7)式计算: (mol·L-1) 例2.计算mol·L-1 NH4Ac溶液的H+离子浓度。

解: 该溶液中弱酸为NH4+,弱碱为Ac-,ca = cb = mol·L-1。

因NH3的碱式离解常数,故NH4+的酸式离解常数 = Ac- 的共轭酸为HAc,其离解常数=。

由于>,>,以及cb />,故可将各值代入(8)式计算: (mol·L-1) 例3.计算mol·L-1 Na2HPO4溶液的H+离子浓度。

解: 该溶液中弱酸和弱碱皆为HPO42-,ca = cb = c = mol·L-1。

HPO42-的酸式离解常数为H3PO4的第三级离解常数,;而HPO42-的共轭酸为H2PO4-,其酸式离解常数为H3PO4的第二级离解常数,。

由于>,可应用(6)式,且可用c代替式中的ca 和 cb ;虽c <,但c />,故有 (mol·L-1)


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