原理簡介
例如,鹽酸、硝酸和高氯酸在冰醋酸中酸強度是不同的(即酸性不同),但以水為溶劑時,則難於區分他們的酸強度(可認為他們都是強酸,酸性一樣)。這是由於水對質子有較大的親和力,從而掩蓋了這些酸給出質子能力的差異,而把這些酸不同的強度拉平了。同樣,當二甲胺和苯胺溶於甲酸中,由於甲酸具有較強的給出質子的能力,因此也把這兩種鹼的強度拉平了。研究拉平效應,有助於認識溶劑對酸鹼強度的影響,在化學研究上有一定的意義。
詳細內容
根據酸鹼質子理論,一種物質在某種溶液中表現出的酸或鹼的強度,不僅與酸鹼的本質有關,也與溶劑的性質的有關。如HClO4在水中是一種強酸,趨近於完全離解,但在冰醋酸中卻不能完全離解。
水並不是唯一的溶劑,若用S代表任一溶劑,酸HB在其中的離解平衡為
HB+S--〉HS++B-, HB+HAc--〉H2Ac-+B-
實驗證明,HClO4、H2SO4、HCl和HNO3的酸強度是有差別的,其強度順序為HClO4>HCl>H2SO4>HNO3,可在水溶液中看不到它們的強度差別。
這是因為強酸在水溶液中給出質子的能力都很強,水的鹼性已足夠接受這些酸給出的質子,只要這些酸的濃度不是太大,則它們將定量地與水作用,全部轉化為H3O+,即
HClO4+H2O→H3O++ClO4-等
即它們的酸的強度全部被拉平到H3O+的水平,這種將不同強度的酸拉平到溶劑化質子(這裡是水化質子H3O+)水平的效應,稱為拉平效應。具有拉平效應的溶劑稱為拉平溶劑。在這裡水是HClO4、H2SO4、HCl和HNO3的拉平溶劑。
套用實例
又如在水溶液中,HCl和HAc的強度不同,但在液氨中二者的強度差異消失,即被液氨拉平到NH4+的強度水平。因此液氨是HCl和HAc的拉平溶劑。
在水溶液中HCl和HAc是兩種強度顯著不同的酸,
HCl+H20--->H30+ +Cl-
HAc+H2O<===>H30+ +Ac-
但在液氨中被拉平到同樣的酸性強度。HCl+NH3---->NH4++Cl-HAc+NH3---->NH4++Ac-
這種將不同強度的酸拉平到溶劑化質子(如氨合質子)水平的效應稱為拉平效應。