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化学考试题群内讨论(第三组,2021年4月3日)

ACDLabs CN
2021.4.12

作者 ACD

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题目

低极性的化合物比如烃类会被溶剂极性低的溶剂优先溶解么?

离子型化合物的溶解于溶剂的介电常数相关么?

四氢呋喃有没有氢键酸性?

10mmol的磷酸二氢钾加入了1L水中,pH是多少?

答案

低极性的化合物比如烃类会被溶剂极性低的溶剂优先溶解。

离子型化合物的溶解于溶剂的介电常数相关。

四氢呋喃没有氢键酸性。

10mmol的磷酸二氢钾加入了1L水中,pH是4.66.

出题者注释及群组讨论

1.低极性的化合物比如烃类会被溶剂极性低的溶剂优先溶解么?离子型化合物的溶解于溶剂的介电常数相关么?

第一题考察中性化合物的溶解基本概念。

第二题考察离子性化合物的溶解基本概念。

群主 阎作伟:

前两题的考点基本一致,中性化合物的溶解主要看自身的极性和溶剂的极性的相近程度,离子化合物的溶解主要看溶剂的介电常数。

王泽人 (Zeren Wang) 深圳药欣:

关于相似相溶的原理,其实就是不同极性分子之间吸引力不同造成的,分子间的力主要有非极性力(瞬时偶极矩做成的),极性力(永久偶极矩造成的),氢键力和电荷力四种。当把A和B两种分子混合,这些分子之间有如下三种不同的力,A分子之间的吸引力,B分子之间的吸引力,A和B之间的吸引力,当2个AB力大于或等于AA力+BB力时,两种物质可以混溶,反之则不能混溶。举个形象的例子,如把两种金属球相混,如果两种金属球的磁性相似,则这两种金属球可以完全混合,如果磁性有差异,则磁性强的金属球之间容易聚集,这样,这两种金属球就无法完全混合。

王泽人 (Zeren Wang) 药欣:

当然,相似相溶也有局限的,因为分子间的力,分子极性只是一个方面,还有分子量大小也会造成分子间的力的差异,分子量越大,分子间的力也越大。另外,还有酸碱性的不同,如,一个弱酸与一个弱碱,两个分子之间的吸引力(AB力)大于AA和BB力,这样虽然两个分子不太相似,也可以相溶

王泽人 (Zeren Wang) 药欣:

关于溶剂介电常数影响离子物质溶解的原理,因为离子之间有静电电荷力,而电荷力的强弱除与电荷强度相关外,还与介质的介电常数相关,介电常数越强,介质中的离子间的电荷力越弱,因而,离子物质在介电常数大的介质中溶解度高。因为所有溶剂中,水的介电常数最大,所以离子物质在水中的溶解度最高,所以盐在有机溶剂中的溶解度比在水中的溶解度低。

王泽人 (Zeren Wang) 药欣:

另外也需要分清楚极性和疏水性的差异,极性是与分子的偶极矩相关,疏水性是有机分子在水中造成墒增加而产生的特殊现象,在有机溶剂中的溶解度是与溶质的极性相关,在水中是与溶质的疏水性相关。因为正相色谱是用有机溶剂为流动相,所以正相色谱是依据物质的极性来分离,反相色谱是用水性溶剂为流动相,所以反相色谱是依据物质的疏水性来分离。

关启明 湖南天地恒一:

溶解与几个方面有关,分子偶极矩,溶解系数,扩散系数,片段分子半径相关,这些有详细的理论,叫分子扰动理论,在大化工应用领域,有两相及多相混合溶解的问题需要解决与计算,有个模型叫PC-SAFT,现在有基于此模型设计的软件,aspen-plus。其实国外已经研究这些问题几十年了,只是我们关注太少,很少深入研究而已。

因为制剂中会研究增溶性,润湿性的问题,会研究溶解快慢问题,所以很多问题研究的很深,王老师从事制剂行业,能比一般的人更能更好的研究这些问题。

长沙晨辰刘国柱博士新出考题:

甲醇,乙醇,乙腈,DMSO,哪几个和正乙烷互溶?

药明康德王彬彬:

乙醇和正己烷互溶,这几个溶剂天天用,知道结果,不太清楚原理。

群主出题人作答:

正己烷的溶剂极性很低,甲醇,乙醇,乙腈,DMSO的溶剂极性都比较高,最高的是DMSO,最低的是乙醇,如果乙醇不能互溶,那么所有的都不能互溶。之所以能够正确回答,是因为答案都在施耐德《现代液相色谱图技术导论》的附录一里。

3.四氢呋喃有没有氢键酸性?

本题考察氢键的孤对电子供体(氢键碱性)和孤对电子受体(氢键酸性)的定义。

答案也在上面表格里,四氢呋喃只有能提供孤对电子的氧,没有能提供空轨道的氢,所以只有氢键的碱性,数值为0.49。因此它能够有独特的选择性。

4.10mmol的磷酸二氢钾加入了1L水中,pH是多少?

本题考察缓冲盐快速计算pH的技巧。

纯粹考记忆力,当1L水单纯只加入磷酸二氢盐时,pH一般为4-5之间。通常,磷酸盐在酸性条件下溶解度较高,在碱性条件下溶解度较低。在温度高的情况下溶解度较高,在温度低的情况下溶解度较低。在pH=3 的酸性条件下,10mmol的磷酸盐A相,B相乙腈的比例到75%时也不会析出。

用ACD pH calcualtor计算

用ACD pH calcualtor计算

阎作伟

2021年4月10日

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