乙醇对溶液酸碱性的影响研究*

张换平，杜 慧，王书红

(安阳工学院化学与环境工程学院，河南 安阳 455000)



分析测试

乙醇对溶液酸碱性的影响研究*

张换平，杜 慧，王书红

(安阳工学院化学与环境工程学院，河南 安阳 455000)

使用电位法，分别用KOH 溶液和HCl溶液对水、30%乙醇溶液以及60%乙醇溶液进行滴定，测定溶液的pH值。通过研究发现，乙醇会对溶液的pH值产生一定的影响，乙醇浓度越大，影响越大，当溶液中的酸度达到一定值时，乙醇产生的影响会稳定在一定的数值，产生的影响基本上是稳定的，在绝对酸度相同情况下，随着溶液中酸或碱的量的增加，不同浓度的乙醇溶液与其偏离对应的水溶液pH值的ΔpH有减小的趋势。

乙醇；滴定；介电常数；亲和性

一些天然产物有效成分的提取、分析以及食品、化工生产中会用到不同浓度乙醇溶液作溶剂[1-2]，由于乙醇的质子自递常数以及介电常数与水的质子自递常数以及介电常数不同[3-7]，所以在测定过程中乙醇对溶液的pH值会造成一定的影响，可产生一定的误差，人们易于忽视这方面的问题，有关此方面的研究工作报道甚少，喻欢成等曾对乙醇的酸性溶液特性进行研究，但只研究了pH<4.5区域，对pH>4.5的中性、碱性区域并未涉略，本文以精密的电位法为实验基础，分别用一定的氢氧化钾和盐酸溶液对乙醇、水及其混合体系进行滴定，通过分析研究发现，当乙醇溶液浓度不同时，产生的影响不同，浓度越大，影响越明显，当溶液中的酸或碱的量达到一定程度，乙醇产生的影响会稳定在一定的范围，产生的影响基本上是稳定的，本文实验操作简便，可为乙醇等非水溶剂中物质性能研究提供一定的理论依据。

1 实 验

1.1 材料

PXSJ-216型 离子计(精度0.005)；BS100-1 AQ蠕动泵；实验用水为摩尔基因型1810i纯水机制备的Ⅰ级纯水(18.25 MΩ·cm，25 ℃)。氢氧化钾溶液由邻苯二甲酸氢钾标定；盐酸溶液由无水碳酸钠标定；硝酸钾、邻苯二甲酸氢钾、无水碳酸钠均为分析纯。

1.2 实验方法

滴定体系用KNO3溶液维持离子强度，被滴定液总体积为50.0 mL,全部实验使用N2保护、超级恒温槽和夹套烧杯恒温30 ℃，滴定剂的加入使用蠕动泵，流量用分析天平标定；滴定过程中的pH值由离子计送入计算机显示并记录。所有数据平行测定三次，取平均值。

1.2.1 碱滴定乙醇溶液

移取5.00 mL 0.2 mol/L硝酸钾溶液，分别用纯水、30%乙醇溶液以及60%乙醇溶液定容至50.00 mL，放入恒温夹套烧杯中，用0.001231 mol/L KOH溶液分别滴定，滴定剂加入速度为0.5408 mL/min，每5 s记录一次数据。

1.2.2 酸滴定乙醇溶液

移取5.00 mL 0.2 mol/L硝酸钾溶液，分别用纯水、30%乙醇溶液以及60%乙醇溶液定容至50.00 mL，放入恒温夹套烧杯中，用0.01295 mol/L HCl溶液分别滴定，滴定剂加入速度为0.5408 mL/min，每5 s记录一次数据。

2 结果与讨论

2.1 电位滴定曲线绘制

滴定前水、30%乙醇溶液、60%乙醇溶液的pH值是不同的，存在pH60%乙醇>pH30%乙醇>pH水，从图1、图2可以看出，在溶液中分别滴加KOH溶液、HCl溶液，当溶液中的绝对酸度都达到一定程度后存在pH60%乙醇>pH30%乙醇>pH水，随着滴定剂的加入，溶液的pH值会维持在一定的数值，不过pH30%乙醇值与pH水值较接近，尤其是在酸性溶液中pH30%乙醇≈pH水，也就是说，当溶液中乙醇浓度不是太大时乙醇对溶液的pH值影响并不是太大。

图1 KOH溶液对纯水、30%乙醇和60%乙醇溶液的滴定曲线

图2 HCl溶液对纯水、30%乙醇和60%乙醇溶液的滴定曲线

2.2 乙醇对溶液pH的影响

在水及不同浓度的乙醇溶液中加入酸或碱，在绝对酸度相同的情况下，从图3可以看出当乙醇溶液的pH约小于5.0或pH约大于10.5时，乙醇溶液的pH与对应的水溶液的pH之间呈现出一定的线性关系：

(1)30%乙醇溶液

当pH<5时，pH乙醇=0.08+0.99pH水，R=0.9994；当pH>10.5时，pH乙醇=0.57+0.69pH水，R=0.9940。

(2)60%乙醇溶液

当pH<5.0时，pH乙醇=0.12+1.03pH水，R=0.9988；当pH>10.7时，pH乙醇=4.14+0.69pH水，R=0.9863。

图3 绝对酸度相同情况下，不同浓度的乙醇溶液与对应的水溶液pH值关系图

Fig.3 In the same absolute acidity, the pH value relationship between different concentrations of ethanol solution and the corresponding water solution

图4 绝对酸度相同情况下，不同浓度的乙醇溶液与其偏离对应的水溶液pH值的ΔpH关系图

从图4可以看出，在pH值为5～10.5范围内，绝对酸度相同情况下，不同浓度的乙醇溶液与其偏离对应的水溶液pH值的ΔpH变化较大，规律性不强，但当乙醇溶液pH<5.0或pH>10.5时不同浓度的乙醇溶液与其偏离对应的水溶液pH值的ΔpH变化不大，基本上是稳定的，且随着酸或碱在溶液中浓度的增加，有减小的趋势。

滴定过程中出现的pH值变化情况，可能是由于水和乙醇都属于质子溶剂，存在：

H2O+H2O=H3O++OH-

KS水=a(H3O+)·a(OH-)=1×10-14

Pa(H3O+)=Pa(OH-)=7.0

水和乙醇的中性点分别为7.0和9.55，也就是说，乙醇的固有酸度弱于水，即乙醇分子对质子的接受能力比水分子对质子的接受能力弱，也就表现出其溶液pH值比水溶液的pH值偏高；除了溶液本身的酸碱性(即对质子的亲和力)外，溶剂的介电常数对溶液的酸碱度也有一定的影响，乙醇溶液的介电常数见表1，从表中可以看出，乙醇溶液浓度越大，介电常数值越小，根据库仑定律带相反电荷的离子的引力与溶剂的介电常数成反比，因此当溶剂的介电常数减小时，带相反电荷的离子的引力加大，有利于离子对的形成，因而减弱了质子的解离，也就是说，减弱了酸的强度。

表1 乙醇溶液的介电常数(20 ℃)

介电常数由下式计算[8]：

ε0=ε乙醇×φ乙醇+ε水×φ水

常温下ε乙醇=25，ε水=80.18。

3 结 论

由于乙醇的介电常数和亲质子性与水的介电常数和亲质子性存在一定的区别，所以乙醇会对溶液的pH值产生一定的影响，当乙醇溶液浓度不同时，产生的影响不同，浓度越大，影响越明显。通过本文研究发现，当溶液中的酸或碱的量达到一定程度，乙醇产生的影响会稳定在一定的范围，产生的影响基本上是稳定的，在绝对酸度相同情况下，随着溶液中酸或碱的量的增加，不同浓度的乙醇溶液与其偏离对应的水溶液pH值的ΔpH有减小的趋势。在研究用乙醇作为溶剂的溶液的酸碱性时，应考虑到此因素的存在。

[1] 尤梅.中药羌活和岗稔根甲醇提取物的化学成分及其生物活性研究[D].上海:华东师范大学,2011.

[2] 朱元成,董晓宁,史建军,马得侃.甲醇-水混合溶剂中樟脑酸质子化常数的测定[J].天水师范学院学报,2006, 26(2):52-53.

[3] 朱拓,陈国庆,虞锐鹏,刘莹,倪晓武.甲醇和乙醇溶液光谱学特性的对比研究[J].光电工程,2005,32(4):24-27.

[4] 张凤珍.论质子迁移与pH的相关性[J].西南工学院学报,1993,8(4):19-24

[5] 万宝,林树昌.质子溶剂及其自递常数[J].内蒙古师范大学学报:教育科学版,1991(00):102-105.

[6] 冉顺善,刘晔.酸碱质子理论在非水滴定中的应用[J].河北工业大学学报,1980(3):62-71.

[7] 戎关镛.水的表观形成常数及酸碱平衡(滴定)与络合平衡(滴定)数学处理的统一[J].南方冶金学院学报, 1985(4):39-42.

[8] 喻欢成,徐俊.乙醇酸性溶液的特性及正确测定pH值方法[J].食品科学,1989(12):48-53.

Influence Study of Ethanol on the pH of the Solution*

ZHANGHuan-ping,DUHui,WANGShu-hong

(College of Chemical and Environmental Engineering, Anyang Institute of Technology, Henan Anyang 455000, China)

The water, 30% ethanol solution and 60% ethanol solution were titrated respectively by KOH solution and HCl solution, and the pH values of the solution were determined by using the potentiometric method. It was found that the ethanol had a certain effect on the pH value of the solution and the effect was that when the ethanol concentration was great, the impact was great, and when the acidity of the solution reached a certain value, the impact would be stable in a certain value, and the effect was nearly stable. In the same absolute acidity, the ΔpH value of deviation relationship between different concentrations of ethanol solution and the corresponding water solution decreased with the increase of the amount of acid or alkali solution.

ethanol; titration; dielectric constant; proton affinity

安阳工学院科研基金项目(NO：YJJ2014004)。

张换平(1971-)，女，副教授，主要从事天然产物提取及化学分析。

O661.1

A

1001-9677(2016)020-0076-03