利用酸度系數,可以容易的計算酸的濃度、共軛堿、質子及氫氧根。如一種酸是部份中和,Ka值是可以用來計算出緩沖溶液的pH值。在亨德森-哈塞爾巴爾赫方程亦可得出以上結論。
定義
由哈米特提出表示強酸溶液酸度的函數關系。根據酸堿指示劑有色型體之間的平衡,酸度函數(Ho)定義為:式中,是kHIn+為指示劑的酸度常數;mIn/mHIn+為指示劑兩種型體平衡濃度的比值,常用光度法測得。哈米特最初使用一系列含有吸電子基團的苯胺衍生物作為堿的標準。
計算應用
哈米特酸度函數 (H0) 是一種用于衡量高濃度酸酸性的指標,包括氟銻磺酸。它是由物理有機化學家路易斯·普拉克·哈米特(Louis Plack Hammett)建議使用的,這也是最著名的酸度函數,它對于超出pH值范圍的情況是很有用的。
在這樣高濃度的酸性體系中,由于變化的活度系數,類似于Henderson-Hasselbalch方程的簡單近似不再有效。哈米特酸度函數使用領域很廣,例如物理有機化學中研究酸催化反應,因為其中一些反應所用的酸濃度很高,甚至是純的。
哈米特酸度函數(H0),可以在高濃度的酸中代替pH使用。
函數數據
氟銻酸【1:1】(1990)(H0值= -28)
氟銻磺酸【1:1】(1974)H0值= -25)
碳硼烷酸(1969)(H0值= -18.0)
氟硫酸(1944)(-15.6)
三氟甲磺酸(1940)(-14.6)
固體超強酸SbF5—SiO2—Al2O3,SbF5—TiO2—SiO2(Ho = -13.75 ~ -14.52)
高氯酸(-13)
純硫酸(-11.93)
典型值與應用
哈米特酸度函數的典型值在不同的酸中有所不同。例如,純H2SO4 (18.4 M) 的H0值是?12,而焦硫酸的H0約為?15。在哈米特酸度函數的標度下,氟銻酸 (1990) 的H0值為-31.3,氟銻磺酸 (1974) 的H0值為?19.2,氟硫酸 (1944) 的H0值為?15.1,氟化氫的H0值為?15.1,三氟甲磺酸 (1940) 的H0值為?14.1,高氯酸的H0值為?13,氯磺酸 (1978) 的H0值為?12.78,硫酸的H0值為?12.0。這些值表明哈米特酸度函數能夠避免等式中的水,是pH標度的推廣—在稀的水溶液中(當B是H2O),pH幾乎等于H0。通過使用不依賴于溶劑的酸度定量測量方法,消除了流平效應的影響,并且可以直接比較不同物質的酸度。對于混合物(例如略為以水稀釋的酸),哈米特酸度函數與混合物的組成有關,并且必須由實驗決定。許多酸其H0對莫耳分率的圖可以在文獻中找到。
參考資料 >