甲醇对溶液酸碱性的影响研究

张换平，王书红，杜 慧，田大勇

（安阳工学院化学与环境工程学院，河南安阳455000）

甲醇对溶液酸碱性的影响研究

张换平，王书红，杜 慧，田大勇

（安阳工学院化学与环境工程学院，河南安阳455000）

使用电位法，分别用一定浓度的KOH溶液和HCl溶液对水、30%甲醇溶液以及60%甲醇溶液进行滴定，测定溶液的pH值。由于甲醇的介电常数和质子自递常数与水的介电常数和质子自递常数不同，甲醇会对溶液的pH值产生一定的影响，通过研究发现，甲醇浓度越大，影响越明显，当溶液中的酸或碱的量达到一定程度，甲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，不同浓度的甲醇溶液与其偏离对应的水溶液pH值的△pH有减小的趋势。

甲醇；滴定；介电常数；亲和性

D01∶10.19329/j.cnki.1673-2928.2016.06.006

0 引言

一些天然产物的主要成分在甲醇中具有较大溶解度，在天然产物成分的提取、性能研究中通常会使用不同浓度的甲醇作为溶剂[1-2]，由于甲醇与水的质子自递常数以及介电常数不同[3-7]，所以在测定过程中甲醇对溶液的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，本文以精密的电位法为实验基础，分别用氢氧化钾和盐酸溶液对甲醇、水及其混合体系进行滴定，并对其进行分析研究，本文实验操作简便，可为甲醇等非水溶剂中物质性能研究提供一定的理论依据。

1 实验部分

1.1 主要仪器与药品

PXSJ-216型离子计（精度0.005），蠕动泵（BS100-1AQ）；实验用水为摩尔基因型1810i纯水机制备的Ⅰ级纯水。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 实验过程

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 碱滴定甲醇溶液

移取5.00 mL0.2 mol/L硝酸钾溶液，分别用纯水、30%甲醇溶液以及60%甲醇溶液定容至50.00 mL，放入恒温夹套烧杯中，用0.0852 mol/L KOH溶液分别滴定，滴定剂加入速度为0.5993 mL/min，每5 s记录一次数据。

1.2.2 酸滴定甲醇溶液

移取5.00 mL0.2 mol/L硝酸钾溶液，分别用纯水、30%甲醇溶液以及60%甲醇溶液定容至50.00 mL，放入恒温夹套烧杯中，用0.0927 mol/LHCl溶液分别滴定，滴定剂加入速度为0.5993 mL/min，每5s记录一次数据。

2 实验结果与分析

2.1 电位滴定曲线绘制

分别用一定浓度的盐酸和氢氧化钾溶液滴定水、30%甲醇以及60%甲醇溶液（见图1、图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，滴定开始后，当溶液中的绝对酸度都达到一定程度，存在pH60%甲醇＞pH30%甲醇＞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%甲醇值与pH水值非常接近，尤其是在酸性溶液中pH30%甲醇≈pH水，也就是说，当溶液中甲醇浓度不是太大时甲醇对溶液的pH值影响并不是太大。

图3、图4是在绝对酸度相同的情况下，不同浓度的甲醇溶液pH值与对应的水溶液pH值的变化关系图，当甲醇溶液pH＜4.5或pH＞10时，其与对应的水溶液pH值之间成一定的线性关系：

30%甲醇溶液 当pH＜4.5时 pH甲醇=-0.066+ 1.05pH水R=0.9996

当pH＞10时pH甲醇=0.22+0.99pH水R= 0.9991

60%甲醇溶液 当pH＜4.5时 pH甲醇=-1.102+ 1.11pH水R=0.9995

当pH＞10时pH甲醇=1.5+0.90pH水R=0.9978

图1 HCl溶液对纯水、30%甲醇和60%甲醇溶液的滴定曲线

图2 KOH溶液对纯水、30%甲醇和60%甲醇溶液的滴定曲线

图3 绝对酸度相同情况下，酸性溶液中不同浓度的甲醇溶液与对应的水溶液pH值关系图

图4 绝对酸度相同情况下，碱性溶液中不同浓度的甲醇溶液与对应的水溶液pH值关系图

图5 绝对酸度相同情况下，酸性溶液中不同浓度的甲醇溶液与其偏离

对应的水溶液pH值的△pH关系，如图6所示。

图6 绝对酸度相同情况下，碱性溶液中不同浓度的甲醇溶液与其偏离对应的水溶液pH值的△pH关系图

图5、图6是绝对酸度相同情况下，不同浓度的甲醇溶液与其偏离对应的水溶液pH值的△pH关系图，可以看出，在30%甲醇溶液和60%甲醇溶液中加入一定量的酸碱时，溶液的pH值与其对应的水溶液的pH值的变化值△pH都会发生不同程度的变化，总体变化趋势相同，并且随着溶液中酸、碱的量的增加，△pH有减小的趋势，当溶液的酸性或碱性达到一定程度时，甲醇产生的影响趋向于零。说明在这种情况下甲醇对溶液pH值的影响可以忽略。滴定过程中出现的pH值变化情况，可能是由于水和甲醇都属于质子溶剂，存在：

水和甲醇的中性点分别为7.0和8.35，也就是说，甲醇的固有酸度弱于水，即甲醇分子对质子的接受能力比水分子对质子的接受能力弱，也就表现出甲醇溶液的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，甲醇溶液的介电常数见表1，从表中可以看出，甲醇

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 常温下甲醇溶液的介电常数

介电常数由下式计算[8]

3 小结

由于甲醇的介电常数和亲质子性与水的介电常数和亲质子性之间存在一定的区别，所以甲醇会对溶液的pH值产生一定的影响，当甲醇溶液浓度不同时，产生的影响不同，浓度越大，影响越明显。通过本文研究发现，当溶液中的酸度达到一定值时，甲醇产生的影响会稳定在一定的数值，产生的影响是稳定的，在研究用甲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].华东师范大学，2011.

[2]朱元成，董晓宁，史建军，等.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（3）∶52-53.

[3]朱拓，陈国庆，虞锐鹏等.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p H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].内蒙古教育学院学报，1991（1）∶102-105.

[6]冉顺善，刘哗.酸碱质子理论在非水滴定中的应用[J].河北工学院学报，1980（3）：62-71.

[7]戎关墉.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].江西冶金学院学报，1985（4）∶39-42.

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

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

（责任编辑：郝安林）

安阳工学院科研基金项目（编号：YJJ2014004）；国家自然科学基金(编号：U1404217)。

张换平（1971-），女，河南林州人，硕士，副教授，主要从事分析化学方面的研究。