甲醇對溶液酸堿性的影響研究

張換平，王書紅，杜 慧，田大勇

（安陽工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，河南安陽455000）

甲醇對溶液酸堿性的影響研究

張換平，王書紅，杜 慧，田大勇

（安陽工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，河南安陽455000）

使用電位法，分別用一定濃度的KOH溶液和HCl溶液對水、30%甲醇溶液以及60%甲醇溶液進(jìn)行滴定，測定溶液的pH值。由于甲醇的介電常數(shù)和質(zhì)子自遞常數(shù)與水的介電常數(shù)和質(zhì)子自遞常數(shù)不同，甲醇會對溶液的pH值產(chǎn)生一定的影響，通過研究發(fā)現(xiàn)，甲醇濃度越大，影響越明顯，當(dāng)溶液中的酸或堿的量達(dá)到一定程度，甲醇產(chǎn)生的影響會穩(wěn)定在一定的范圍，產(chǎn)生的影響基本上是穩(wěn)定的，在絕對酸度相同情況下，隨著溶液中酸或堿的量的增加，不同濃度的甲醇溶液與其偏離對應(yīng)的水溶液pH值的△pH有減小的趨勢。

甲醇；滴定；介電常數(shù)；親和性

D01∶10.19329/j.cnki.1673-2928.2016.06.006

0 引言

一些天然產(chǎn)物的主要成分在甲醇中具有較大溶解度，在天然產(chǎn)物成分的提取、性能研究中通常會使用不同濃度的甲醇作為溶劑[1-2]，由于甲醇與水的質(zhì)子自遞常數(shù)以及介電常數(shù)不同[3-7]，所以在測定過程中甲醇對溶液的pH值會造成一定的影響，可產(chǎn)生一定的誤差，人們易于忽視這方面的問題，有關(guān)此方面的研究工作報道甚少，本文以精密的電位法為實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，分別用氫氧化鉀和鹽酸溶液對甲醇、水及其混合體系進(jìn)行滴定，并對其進(jìn)行分析研究，本文實(shí)驗(yàn)操作簡便，可為甲醇等非水溶劑中物質(zhì)性能研究提供一定的理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與藥品

PXSJ-216型離子計(jì)（精度0.005），蠕動泵（BS100-1AQ）；實(shí)驗(yàn)用水為摩爾基因型1810i純水機(jī)制備的Ⅰ級純水。氫氧化鉀溶液由鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)定，鹽酸溶液由無水碳酸鈉標(biāo)定；硝酸鉀、鄰苯二甲酸氫鉀、無水碳酸鈉均為分析純。

1.2 實(shí)驗(yàn)過程

滴定體系用KNO3溶液維持離子強(qiáng)度，被滴定液總體積為50.0 mL，全部實(shí)驗(yàn)使用N2保護(hù)、超級恒溫槽和夾套燒杯恒溫30℃，滴定劑的加入使用蠕動泵，流量用分析天平標(biāo)定；滴定過程中的pH值由離子計(jì)送入計(jì)算機(jī)顯示并記錄。所有數(shù)據(jù)平行測定三次，取平均值。

1.2.1 堿滴定甲醇溶液

移取5.00 mL0.2 mol/L硝酸鉀溶液，分別用純水、30%甲醇溶液以及60%甲醇溶液定容至50.00 mL，放入恒溫夾套燒杯中，用0.0852 mol/L KOH溶液分別滴定，滴定劑加入速度為0.5993 mL/min，每5 s記錄一次數(shù)據(jù)。

1.2.2 酸滴定甲醇溶液

移取5.00 mL0.2 mol/L硝酸鉀溶液，分別用純水、30%甲醇溶液以及60%甲醇溶液定容至50.00 mL，放入恒溫夾套燒杯中，用0.0927 mol/LHCl溶液分別滴定，滴定劑加入速度為0.5993 mL/min，每5s記錄一次數(shù)據(jù)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 電位滴定曲線繪制

分別用一定濃度的鹽酸和氫氧化鉀溶液滴定水、30%甲醇以及60%甲醇溶液（見圖1、圖2），滴定之前水、30%甲醇溶液、60%甲醇溶液的pH值是不同的，pH60%甲醇＞pH30%甲醇＞pH水，滴定開始后，當(dāng)溶液中的絕對酸度都達(dá)到一定程度，存在pH60%甲醇＞pH30%甲醇＞pH水，隨著滴定劑的加入，溶液的pH值會維持在一定的數(shù)值，不過pH30%甲醇值與pH水值非常接近，尤其是在酸性溶液中pH30%甲醇≈pH水，也就是說，當(dāng)溶液中甲醇濃度不是太大時甲醇對溶液的pH值影響并不是太大。

圖3、圖4是在絕對酸度相同的情況下，不同濃度的甲醇溶液pH值與對應(yīng)的水溶液pH值的變化關(guān)系圖，當(dāng)甲醇溶液pH＜4.5或pH＞10時，其與對應(yīng)的水溶液pH值之間成一定的線性關(guān)系：

30%甲醇溶液 當(dāng)pH＜4.5時 pH甲醇=-0.066+ 1.05pH水R=0.9996

當(dāng)pH＞10時pH甲醇=0.22+0.99pH水R= 0.9991

60%甲醇溶液 當(dāng)pH＜4.5時 pH甲醇=-1.102+ 1.11pH水R=0.9995

當(dāng)pH＞10時pH甲醇=1.5+0.90pH水R=0.9978

圖1 HCl溶液對純水、30%甲醇和60%甲醇溶液的滴定曲線

圖2 KOH溶液對純水、30%甲醇和60%甲醇溶液的滴定曲線

圖3 絕對酸度相同情況下，酸性溶液中不同濃度的甲醇溶液與對應(yīng)的水溶液pH值關(guān)系圖

圖4 絕對酸度相同情況下，堿性溶液中不同濃度的甲醇溶液與對應(yīng)的水溶液pH值關(guān)系圖

圖5 絕對酸度相同情況下，酸性溶液中不同濃度的甲醇溶液與其偏離

對應(yīng)的水溶液pH值的△pH關(guān)系，如圖6所示。

圖6 絕對酸度相同情況下，堿性溶液中不同濃度的甲醇溶液與其偏離對應(yīng)的水溶液pH值的△pH關(guān)系圖

圖5、圖6是絕對酸度相同情況下，不同濃度的甲醇溶液與其偏離對應(yīng)的水溶液pH值的△pH關(guān)系圖，可以看出，在30%甲醇溶液和60%甲醇溶液中加入一定量的酸堿時，溶液的pH值與其對應(yīng)的水溶液的pH值的變化值△pH都會發(fā)生不同程度的變化，總體變化趨勢相同，并且隨著溶液中酸、堿的量的增加，△pH有減小的趨勢，當(dāng)溶液的酸性或堿性達(dá)到一定程度時，甲醇產(chǎn)生的影響趨向于零。說明在這種情況下甲醇對溶液pH值的影響可以忽略。滴定過程中出現(xiàn)的pH值變化情況，可能是由于水和甲醇都屬于質(zhì)子溶劑，存在：

水和甲醇的中性點(diǎn)分別為7.0和8.35，也就是說，甲醇的固有酸度弱于水，即甲醇分子對質(zhì)子的接受能力比水分子對質(zhì)子的接受能力弱，也就表現(xiàn)出甲醇溶液的pH值比水溶液的pH值偏高；除了溶液本身的酸堿性（即對質(zhì)子的親和力）外，溶劑的介電常數(shù)對溶液的酸堿度也有一定的影響，甲醇溶液的介電常數(shù)見表1，從表中可以看出，甲醇

溶液濃度越大，介電常數(shù)值越小，根據(jù)庫侖定律，帶相反電荷的離子的引力與溶劑的介電常數(shù)成反比，因此當(dāng)溶劑的介電常數(shù)減小時，帶相反電荷的離子的引力加大，有利于離子對的形成，因而減弱了質(zhì)子的解離，也就是說，減弱了酸的強(qiáng)度。

表1 常溫下甲醇溶液的介電常數(shù)

介電常數(shù)由下式計(jì)算[8]

3 小結(jié)

由于甲醇的介電常數(shù)和親質(zhì)子性與水的介電常數(shù)和親質(zhì)子性之間存在一定的區(qū)別，所以甲醇會對溶液的pH值產(chǎn)生一定的影響，當(dāng)甲醇溶液濃度不同時，產(chǎn)生的影響不同，濃度越大，影響越明顯。通過本文研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溶液中的酸度達(dá)到一定值時，甲醇產(chǎn)生的影響會穩(wěn)定在一定的數(shù)值，產(chǎn)生的影響是穩(wěn)定的，在研究用甲醇作為溶劑的溶液的酸堿性時，應(yīng)考慮到此因素的存在。

[1]尤梅.中藥羌活和崗稔根甲醇提取物的化學(xué)成分及其生物活性研究[D].華東師范大學(xué)，2011.

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Influence Study of Methanol on the pH of Solution

ZHANG Huanping，WANG Shuhong，DU Hui，TIAN Dayong
(College of Chemical and Environmental Engineering,Anyang Institute of Technology,Henan Anyang 455000,China）

The water,30%methanol solution and 60%methanol solution were titrated respectively by KOH solu?tion and HCl solution,and the pH values of the solution were determined by using the potentiometric method.It is found that the methanol has a certain effect on the pH value of the solution due to the difference of the permit?tivity and the proton self delivery constant,and the effect is that when the methanol concentration is great,the im?pact is great,and when the acidity of the solution reaches a certain value,the impact will be stable in a certain value,and the effect is stable.

methanol;titration;dielectric constant;proton affinity

O661.1

A

1673-2928（2016）06-0015-03

（責(zé)任編輯：郝安林）

安陽工學(xué)院科研基金項(xiàng)目（編號：YJJ2014004）；國家自然科學(xué)基金(編號：U1404217)。

張換平（1971-），女，河南林州人，碩士，副教授，主要從事分析化學(xué)方面的研究。