甲醇對溶液酸堿性的影響研究

張換平，王書紅，杜 慧，田大勇

（安陽工學院化學與環境工程學院，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

（安陽工學院化學與環境工程學院，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%甲醇溶液進行滴定，測定溶液的pH值。由于甲醇的介電常數和質子自遞常數與水的介電常數和質子自遞常數不同，甲醇會對溶液的pH值產生一定的影響，通過研究發現，甲醇濃度越大，影響越明顯，當溶液中的酸或堿的量達到一定程度，甲醇產生的影響會穩定在一定的范圍，產生的影響基本上是穩定的，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的水溶液pH值的△pH有減小的趨勢。

甲醇；滴定；介電常數；親和性

D01∶10.19329/j.cnki.1673-2928.2016.06.006

0 引言

一些天然產物的主要成分在甲醇中具有較大溶解度，在天然產物成分的提取、性能研究中通常會使用不同濃度的甲醇作為溶劑[1-2]，由于甲醇與水的質子自遞常數以及介電常數不同[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，可產生一定的誤差，人們易于忽視這方面的問題，有關此方面的研究工作報道甚少，本文以精密的電位法為實驗基礎，分別用氫氧化鉀和鹽酸溶液對甲醇、水及其混合體系進行滴定，并對其進行分析研究，本文實驗操作簡便，可為甲醇等非水溶劑中物質性能研究提供一定的理論依據。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與藥品

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

1.2 實驗過程

滴定體系用KNO3溶液維持離子強度，被滴定液總體積為50.0 mL，全部實驗使用N2保護、超級恒溫槽和夾套燒杯恒溫30℃，滴定劑的加入使用蠕動泵，流量用分析天平標定；滴定過程中的pH值由離子計送入計算機顯示并記錄。所有數據平行測定三次，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記錄一次數據。

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記錄一次數據。

2 實驗結果與分析

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，當溶液中的絕對酸度都達到一定程度，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值與對應的水溶液pH值的變化關系圖，當甲醇溶液pH＜4.5或pH＞10時，其與對應的水溶液pH值之間成一定的線性關系：

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

當pH＞10時pH甲醇=0.22+0.99pH水R= 0.9991

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

當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的水溶液pH值關系圖

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的水溶液pH值關系圖

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

對應的水溶液pH值的△pH關系，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的水溶液pH值的△pH關系圖

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的水溶液pH值的△pH關系圖，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值與其對應的水溶液的pH值的變化值△pH都會發生不同程度的變化，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，當溶液的酸性或堿性達到一定程度時，甲醇產生的影響趨向于零。說明在這種情況下甲醇對溶液pH值的影響可以忽略。滴定過程中出現的pH值變化情況，可能是由于水和甲醇都屬于質子溶劑，存在：

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

溶液濃度越大，介電常數值越小，根據庫侖定律，帶相反電荷的離子的引力與溶劑的介電常數成反比，因此當溶劑的介電常數減小時，帶相反電荷的離子的引力加大，有利于離子對的形成，因而減弱了質子的解離，也就是說，減弱了酸的強度。

表1 常溫下甲醇溶液的介電常數

介電常數由下式計算[8]

3 小結

由于甲醇的介電常數和親質子性與水的介電常數和親質子性之間存在一定的區別，所以甲醇會對溶液的pH值產生一定的影響，當甲醇溶液濃度不同時，產生的影響不同，濃度越大，影響越明顯。通過本文研究發現，當溶液中的酸度達到一定值時，甲醇產生的影響會穩定在一定的數值，產生的影響是穩定的，在研究用甲醇作為溶劑的溶液的酸堿性時，應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成分及其生物活性研究[D].華東師范大學，2011.

[2]朱元成，董曉寧，史建軍，等.甲醇-水混合溶劑中樟腦酸質子化常數的測定[J].天水師范學院學報，2006，26（3）∶52-53.

[3]朱拓，陳國慶，虞銳鵬等.甲醇和乙醇溶液光譜學特性的對比研究[J].光電工程，2005，32（4）∶24-27.

[4]張鳳珍.論質子遷移與p H的相關性[J].西南工學院學報，1993，8（4）∶19-24.

[5]萬寶，林樹昌.質子溶劑及其自遞常數[J].內蒙古教育學院學報，1991（1）∶102-105.

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[8]喻歡成，徐俊.乙醇酸性溶液的特性及正確側定pH值方法[J].食品科學，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

（責任編輯：郝安林）

安陽工學院科研基金項目（編號：YJJ2014004）；國家自然科學基金(編號：U1404217)。

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