10-3-3.酸性溶剂或给质子溶剂
(i)醋酸对如脂肪族胺和烷基苯胺等碱类的强度有强烈的拉平效应,这些碱在水中不易电离。
RNH2+CH3COOHRNH+CH3COO-
在水中呈强酸性的无机酸在醋酸中较不易电离,而在醋酸中,它们强度间的差别更为明显;例如硝酸、氢氯酸、硫酸、氢溴酸和高氯酸的电离常数按1:9:30:160:400的比例扩 大。由于高氯酸在醋酸中能强烈电离:
HClO4+CH3COOHCH3COOH+ClO |
|||
酸 |
碱 |
酸 |
碱 |
所以高氯酸可用来对在醋酸中强烈电离的碱如酰胺和肟等进行电位滴定。
(ii)甲酸理应像醋酸那样可作为溶剂,但由于甲酸的电容率(62)几乎大于醋酸的10倍(可能液态时存在氢键),它的质子自递常数特别高:
(在298K)
(iii)硫酸质子自递的程度也很高
(在298K)
然而,由于硫酸的另一个电离作用:
2H2SO4H3O++HS2O
其程度仅略低于前一种情况,所以它的电导和电动势的测定就很难说明问题。硫酸的电容率尚未测得,但可能较高,离子间的力相应较小。低的挥发性和高的粘度也是与高的电容率相一致。
硫酸是如此强的给质子溶剂,以致大多数氧和氮的化合物都在某种程度上接受硫酸的质子。不仅胺,而且醚和酮都产生两倍于正常的冰点下降,这说明下面的反应:
R2O+H2SO4R2OH++HSO
实质上趋于完成。许多羧酸在硫酸中呈碱式电离:
RCOOH+H2SO4RCOOH+HSO
甚至高氯酸在硫酸中也和弱酸一样地离解:
/~10-4 在298K
然而,某些物质溶于硫酸的反应比质子的传递更复杂。例如硝酸可产生NO2+离子,它是芳香族硝化作用的活化剂:
HNO3+2H2SO4NO2++H3O++2HSO
(IV)无水的氢氟酸液体有异常低的电导;但具有很高的电容率(84)、高的偶极距(1.9D)和强烈的缔合趋势。
为简化起见,这里把它作为一元酸,但事实上它是二元酸H2F2,在对酸和碱的效应上它与硫酸相似,只有高氯酸和高碘酸在氢氟酸中才能显著地电离。氢氟酸可溶解水、醚、酮、脂肪族酸甚至能够溶解硝酸,使它们全都起碱的作用:
H2O+HFH3O++F-
Et2O+HFEt2OH++F-
HNO3+HFH2NO+F-
一些非金属的氟化物溶于氢氟酸则得到酸性溶液:
AsF5+2HFH2F++AsF
碱金属的氯化物、溴化物、碘化物和氰化物溶解于氟化氢中得到游离的酸类:
NaCl+HFNa++F-+HCl(气)
许多溶质能与无水氟化氢反应,硫酸反应后产生氟磺酸即是一例:
H2SO 4+2HFHSO3F+H3O ++F-
氟化氢和三氟化硼的混合物是十分强有力的质子给予体,这些物质按下式反应:
BF3+2HFH2F++BF
在这个液态混合物中甚至芳香烃也能起到碱的作用;例如六甲基苯大部分转化为C6HMeBF,形成一种强烈导电的溶液。