甘油络合硼酸解离常数的测定.doc

1、毕业论文（设计）I毕业论文（设计）题目：甘油络合硼酸解离常数的测定 毕业论文（设计）II目录摘 要 .1Abstract.2前 言 .3第一章 绪论 .51.1 硼酸的概述 .51.1.1 硼酸的电离 .51.1.2 硼酸酸性的强化 .51.2 课题研究的目的和意义 .61.3 课题研究的主要内容和方法 .6第二章 实验部分 .82.1 仪器与试剂 .82.1.1 仪器 .82.1.2 试剂 .82.2 实验过程 .92.2.1 标准溶液的配制 .92.2.2 酸度计的校准 .92.2.3 硼酸的强化 .92.2.4 络合酸浓度的确定 .102.2.5 络合酸解离常数的测定 .11第三章 结果

2、与分析 .143.1 NaOH 溶液的配制与标定 .143.2 硼酸的强化 .143.3 络合酸浓度的确定 .143.3.1 最低 pH 值法 .143.2.2 最大耗碱量法 .183.4 络合酸酸度常数的测定 .193.3.1 pH 值法 .193.3.2 滴定法 .19结论 .22参考文献 .23致 谢 .24毕业论文（设计）1摘 要硼酸属弱酸，解离常数K a =5.810-10，由于硼酸为极弱的酸，不能直接进行滴定，故通常加入甘露醇、甘油等邻多羟基化合物，使其酸性大大增强，从而有可能准确进行滴定。硼酸经甘油强化后生成络合酸-甘油硼酸，该络合酸的解离常数在相关手册中尚未查到，虽有文献提及该

3、络合酸的解离常数值，但未涉及具体的测定方法，只是指出大约等于10 -6。本论文测定了甘油强化硼酸生成络合酸的解离常数，提出用最低pH 值法和最大耗碱量法确定络合酸的初始浓度，在此基础上分别用pH 值法，滴定法和分光光度法测定了络合酸的解离常数K a，测定结果分别为K a =4.6310-6，K a =4.6510-6和K a =4.6110-6，并对所得结果之间的差异进行了分析。关键词：硼酸;甘油;络合酸;解离常数毕业论文（设计）2AbstractWe are obtained from of boric acid, constant Ka = 5.8 x 10-10 boric acid i

4、s very weak, because the acid, cant directly, so usually join titration mannitol, glycerol and other adjacent polyol, make its acid increases greatly, which may accurate for titration. The strengthened glycerin boric acid generation complexation acid-glycerin boric acid, this complex acid solution i

5、n the relevant manuals from constant has been checked, although have mentioned the literature of the solution of the complex acid from constant value, but did not involve specific analysis methods, just about equal to 10-6 points out. This paper measured the glycerin strengthen boric acid formation

6、are obtained from constant complexation acid, and puts forward the lowest pH value method and the largest consumption alkali amount method is used to determine the initial concentration, complex acid in the basis with pH value method respectively, titration and spectrophotometric method for determin

7、ation of the solution of the complex acid from constant Ka, the determination results were Ka = 4.63 x 10-6, Ka = 4.65 x 10-6 and Ka = 4.61 x 10-6, and the difference between the results are analyzed. Key words: boric acid; glycero l ; comp lexometric acid; acid dissociation constan毕业论文（设计）3前 言硼酸实际上

8、是氧化硼的水合物（B 2O33H2O），为白色粉末状结晶或三斜轴面鳞片状光泽结晶，有滑腻手感，无臭味。溶于水、酒精、甘油、醚类及香精油中，水溶液呈弱酸性。硼酸在水中的溶解度随温度升高而增大，并能随水蒸汽挥发；在无机酸中的溶解度要比在水的溶解度小。加热至70100时逐渐脱水生成偏硼酸，150160时生成焦硼酸，300时生成硼酸酐（B 2O3）。由于硼酸的 pKa=9.241是极弱酸的典型代表，同时硼酸又是重要的工业，医药，食品防腐，消毒等原料，而且在实际应用中都要对它进行分析测定。硼酸是一元弱酸 2，在生活中要强化其酸性再进行生产实践。可以选用甘油作为强化试剂，强化硼酸。甘油是一种无色或微黄色透

9、明粘稠液体，无毒、无臭、无腐蚀性，具有较强的吸湿性，可与无机酸和有机酸反应生成多种酯类，在一定条件下可形成聚合甘油，是一种多 羟 基 化 合 物 。硼 酸 的 酸 性 来 源 不 是 本 身 给 出 质 子 ， 由 于 硼 是 缺 电 子 原 子 ， 能 加 合 水 分 子 的 氢 氧根 离 子 ， 而 释 放 出 质 子 。 利 用 这 种 缺 电 子 性 质 ， 加 入 多 羟 基 化 合 物 （ 如 甘 油 等 ） 生成 稳 定 配 合 物 ， 以 强 化 其 酸 性 。 对于CK a10 -8的极弱酸的测定 3，已有非水滴定法，线性滴定法，弱酸强化法等等但是非水滴定法中的所用的非水溶剂

10、常有强烈的刺激性不利于实践者操作，线性 4滴定法虽能较好的求得滴定终点，但电位滴定过程中要延时，定量加入滴定剂，再有其计算过程要用线性回归分析，十分复杂，本文采用弱酸强化法，即加入强化试剂，使弱酸的表观离解常数增至可用氢氧化钠标准溶液滴定。本文利用甘油这种强化试剂强化硼酸形成甘油硼酸，硼酸与甘油反应在有机合成上有一定的用途，如硼酸保护羟基法合成甘油单月桂酸脂 5,6,甘油单月桂酸脂是一种应用广泛的表面活性剂。单脂含量在90% 以上的甘油月桂酸脂在食品、化妆品防腐、乳化方面有十分优异的性能。利用硼酸和甘油反应生成硼酸的双甘油脂，对甘油的两个羟基实行保护后，再与月桂酸进行酯化，水解制得高浓度的甘油

11、单月桂酸酯。鉴于甘油与硼酸的实际应用，而甘油和硼酸反应解离常数并未见报道。解离常数又叫解离平衡常数，可用一定温度下，弱电解质电离平衡时，已解离的离子浓度的乘积与未解离分子浓度的比值来表示。它是分析化学中最基本的概念之一，是理解化学现象的一个重要参数，一般与温度有关。某种化学物质在水中的解离常数对于评价其对环境和人体健康的影响是很重要的，离解程度的大小能够影响该化学品在土壤及沉积物上的吸附。因此准确测定物质的解离常数对了解物质的性质和其对环境的影响具有重要意义。弱酸解离常数的测定是毕业论文（设计）4化学学科基础研究内容之一。对弱酸解离常数的测定主要有电位分析法，电导法和光度法 7,8等。电位分析

12、法包括pH值法和滴定法。确定硼酸经强化后所得络合酸的浓度，是进行络合酸解离常数测定的基础和前提条件。本文中利用最低pH 值法和最大耗碱量法确定甘油强化硼酸生成络合酸的浓度，并利用pH值法，最大耗碱量法和分光光度法分别测定了络合酸解离常数(K a)。比较这三种方法得出的解离常数，进而做出结果与讨论。毕业论文（设计）5第一章 绪 论1.1 硼酸的概述1.1.1 硼酸的电离硼酸是一元酸，有些大学教科书及手册提到硼酸为三元酸，并给出了它的三级电离常数。1930 年 F.L.Hahn 等人的论文介绍，测得硼酸的 pKa1 为 9.24，pK a2 为 12.74，pK a3为 13.4。N.Ingri

13、等人在 20 世纪 60 年代对这一问题做了深入研究，以氢电极为指示电极，用电位法研究了硼酸的平衡，未证实水溶液中有硼酸根离子存在，溶液中没有 HBO32-或BO33-等高价阴离子存在。他们又用 Pb-Hg 齐电极测定溶液中的 OH浓度，用强碱滴定H2BO3-，同样证明 OH浓度达到 0.5M 时，水溶液中没有 HBO32-或 BO3 3-存在。他们的精确试验结果，与前面两篇提到的 H3BO3 有三级离解平衡的结论是矛盾的，假如硼酸的pKa1 为 9.24， pKa2 为 12.3，pK a3 为 13.4，则当溶液中的 OH浓度达到 0.5M(pH 达 13.7)时，通过计算求得溶液中 H2

14、BO3-=0.013， HBO32-=0.331， BO33-=0.656，即溶液中应有大量BO33-及 HBO32-存在，而这与实验结果完全不符。用实验方法未能证明硼酸有二级和三级离解平衡，只能认为硼酸是一元酸。有些大学教科书及手册中用 Ka1 表示硼酸的离解常数，这是不妥当的 ,它使人产生硼酸在水溶液中有三级离解的错误概念，建议改用 Ka 表示。1.1.2 硼酸酸性的强化H3BO3 是缺电子化合物，是一个路易斯酸，H 3BO3 与甘油或甘露醇或其他多元醇反应时，能生成稳定的配合物，从而使 H3BO3 溶液的酸性增强。其反应有两种，第一种是 9： 所生成的甘油硼酸配合物 Ka=7.0810-

15、 6，第二种 10认为反应机理是： 毕业论文（设计）6这两种解释方法的相同点，硼酸与多元醇通过酯化反应生成稳定的配合物，使得溶液酸性增强。但是它们的反应机理却不尽相同，到底哪一种反应机理比较合适呢？仔细分析看来，这两种机理均有失妥当。 从结构式的角度把甘油看作是水的烷基衍生物，由于烷基的给电子效应，甘油中氧原子上电子密度比水中的高，所以认为，硼酸与甘油之间发生了配位（加合）反应，不是酯化反应，这与硼酸和水的加合相同，而且甘油比水更容易与硼酸形成配位键。在 B(OH)3 中 11，硼是以三个 SP2 杂化轨道与氧形成三个共价键，仅余一个空 P 轨道，只能与一个氧加合，不会与两个或三个氧加合。因此

16、，硼酸只能接受甘油分子的一个羟基，反应物比例是 1 比 1。1.2 课题研究的目的和意义硼酸属弱酸,解离常数K a =5.810-10，经多元醇强化后生成络合酸。本文研究甘油络合硼酸形成甘油硼酸，该络合酸的解离常数在相关手册中尚未查到，虽有文献提及该络合酸的解离常数值 ，但只是指出该值约为 10-6。本文应用三种方法对甘油硼酸的解离常数进行测定，比较这些方法得出的解离常数值，进而做出结果与讨论。1.3 课题研究的主要内容和方法硼酸是一元弱酸，在生活中要强化其酸性再进行生产实践。其酸性来源不是本身给出质子，由于硼是缺电子原子，能加合水分毕业论文（设计）7子的氢氧根离子，而释放出质子。利用这种缺电

17、子性质，加入多羟基化合物（如甘油醇和甘油等）生成稳定配合物，以强化其酸性。对于cK a10 -812 的极弱酸的测定，已有非水滴定法，线性滴定法，弱酸强化法等等。本文首先配制需要用的标准液，再进行硼酸的强化，进而确定甘油硼酸的浓度（运用最低pH值法和最大耗碱量法） ，最后试用pH值法，滴定法和紫外分光光度法测得甘油硼酸的解离常数，比较这三种方法得出的解离常数，进而做出结果与讨论。毕业论文（设计）8第二章 实验部分2.1 仪器与试剂2.1.1 仪器实验所用的仪器如下表所示。表 2-1 实验所用仪器仪器名称 生产厂商DHG-9075A型电热恒温鼓风干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司Sartorius普及型pH计(PB-10) 北京赛多利斯仪器系统有限公司DB-3电热板 常州国华电器有限公司AS2060B超声清洗仪 江苏金坛医疗仪器厂JA2003电子天平 上海精密科学仪器有限公司UV-2550 日本岛津2.1.2 试剂实验所用的仪器如下表所示。表 2-2 实验所用试剂药品名称 分子式 级别 生产厂家丙三醇 C3H8O3 分析纯 天津市科密欧化学试剂有限公司硼酸 H3BO3 分析纯 哈尔滨市化工试剂厂酚酞 分析纯 中国医药公司北京采购供应站氢氧化钠 NaOH 分析纯 天津市科密欧化学试剂有限公司邻苯二甲酸氢钾 KHC8H4O4 分析纯 天津市科密欧化学试剂有限公司