乙酸在液氨和液HF中分别是强酸和弱碱,为什么?
乙酸(pKa=4.75) 液氨(pKa=9.25) 液态HF(pKa=3.45)
因为在液氨中,乙酸可以全部电离为CH2COO-和NH4+形式
在液HF中,由于乙酸比液HF酸性低,主要是HF电离,乙酸做为弱碱接受HF电离出的H+
因为液氨的亲质子性比水强得多, 作为溶剂研究得也较多,常被看作是碱性溶剂的代表
液氨中的酸碱反应. 液氨的自身离解反应为:
2NH3 NH4+ + NH2-
所以在液氨体系中最强的酸和碱就是 NH4+ 离子和NH2- 离子. 由于氨的碱性比水强,
所以氨的共扼酸 NH4 +远比水的共扼酸H3O+的酸性弱,
而其共扼碱 NH2-则远比水的共扼碱 OH-的碱性强.
因此在水中呈弱酸性的物质, 在液氨中呈强酸性.
如醋酸在水中为弱酸, 在液氨中则表现为强酸,而且可被液氨溶剂拉平为 NH4+
水是中性溶剂,一般情况下作为标准溶剂。但水能拉平各种强酸的酸度。比如硫酸、盐酸、高氯酸,在水中均可视为100%电离,因此酸度相等(这是一种表观电离度相等的假象)。但我们知道高氯酸是最强的无机酸,酸度强于硫酸和盐酸,于是就形成了一个矛盾。原因在于,水把这三种酸的酸度拉平了。同理,NaOH、KOH等碱的碱度并不相等,KOH强于NaOH,但它们在水中均100%电离,因此在水中碱度相等,因为水能把这些碱也拉平。某些其他酸碱因为酸度或碱度与强酸、强碱相差太大,不能被水拉平,此时水是这些弱酸、弱碱的区分溶剂。
碱性溶剂(如液氨),它是酸的拉平溶剂,是碱的区分溶剂(区分真正的强碱和表观强碱)。液氨中,平时在水中表现为弱酸的物质也能100%电离了,因此乙酸在液氨中也是强酸,酸度与盐酸、硫酸相等。相反,NaOH、KOH等在液氨中不能完全电离,成了弱碱,只有极强碱才能完全电离,如NaH(氢化钠)。
酸性溶剂(如冰乙酸),它是碱的拉平溶剂,是酸的区分溶剂(区分真正的强酸和表观强酸)。在冰乙酸中,平时在水中表现为强酸的物质如盐酸、硫酸都不能完全电离,可视为弱酸,只有极强酸才能完全电离,如HSO3F-SbF5(魔酸)。盐酸、硫酸、高氯酸的真实酸度就是在冰乙酸中测定的,三者之比(电离度)依次为9:30:400。而各种碱在冰乙酸中均能完全电离,如NaOH、液氨等,此时它们碱度相等。
所以,酸碱的强度与溶剂关系极为密切。在水中只是其中一种情况,是我们最为熟悉的,但不要把这种经验到处套用。