鹼性溶劑

鹼性溶劑(basic solvent)又稱親質子溶劑(protophilicsolvent)。這類溶劑與水比較,其接受質子的傾向比水大,它們溶劑化質子比H3O的酸性弱。乙二胺、液態氨等屬於鹼性溶劑。

鹼性溶劑可以用於冶金過程中的金屬浸出,實驗化學中的酸鹼滴定試驗等。

基本介紹

  • 中文名:鹼性溶劑
  • 外文名:basic solvent
  • 別稱:親質子溶劑
  • 分類:苛性鈉、硫化鈉等
  • 離子:與質子易結合,電離出負離子
  • 套用:合成反應、滴定等
鹼性溶劑簡介,鹼性溶劑的種類,鹼性溶劑系統法,

鹼性溶劑簡介

如液氨,它的離子積常數非常小mNH4·mNH2=10。液氨在很多方面類似於水。在液氨中的許多反應都類似於水中的相應反應,如
自電離 2H2O←→H3O +OH
2NH3←→NH4 +NH2
中和反應 在水中,KOH +H3OI(H2O +HI)—→2H2O +KI
在液氨中,KNH2 +NH4I—→KI +2NH3
兩性反應 在水中,Zn +2OH —→Zn(OH)2↓ —→Zn(OH)4(鹼過量)
在液氨中,Zn +2NH2 —→Zn(NH2)2↓—→Zn(NH2)4(NH2過量)
然而由於氨的鹼性比水大,某些物質在氨中的酸鹼行為也明顯地不同於水。例如,在水中為弱酸的某些物質,在液氨中變成了強酸
CH3CO2H +NH3 ←→NH4+CH3CO2
某些在水中根本不顯酸性的分子,也可以在NH3中表現為弱酸。
H2NC(NH2)═O +NH3 ←→NH4+O═(H2N)CNH
大部分在水中被認為是鹼的物種,在中或者不溶解,或者表現為弱鹼,只有極強的鹼才能表現為強鹼。
H +NH3 ←→NH2+H2

鹼性溶劑的種類

使用的鹼性溶劑有苛性鈉(NaOH)、硫化鈉(Na2S)和氰化鈉(NaCN)等。
1. 苛性鈉
NaOH可以直接浸出PbS和ZnS,生成鋅酸鹽和鉛酸鹽:
PbS +4NaOH—→Na2PbO2 +Na2S +4H2O
ZnS +4NaOH—→Na2ZnO2 +Na2S +2H2O
試驗還證實:用苛性鈉溶液在400℃壓煮複雜的黃鐵礦,FeS便轉變為Fe(OH)2,而銅鎳硫化物卻不起作用:
FeS +2NaOH—→Fe(OH)2 +Na2S
在過程中還可生產Na2S這個副產品。浸出殘渣用浮選法選出銅鎳硫化精礦。
2.硫化鈉
溶液中的Na2S可以與固體的HgS、Sb2S3、As2S3、SnS2作用,生成二系列穩定的金屬硫離子絡合物
HgS +S—→HgS2; K =1.72×10
Sb2S3 +S—→2 SbS; K =7.95×10
As2S3 +S—→2AsS2; K=1.0×10
SnS2 +S—→SnS3
HgS的溶變積Ksp =1.6×10,HgS2的離解常數K =1.72×10。將K值除以Ksp值就可以求得溶液中HgS2與S之間的平衡:
[S]/[HgS2] =K/Ksp =0.107
也就是說,為了使HgS2能穩定在溶液中,必須按上列比例保持有足夠的有效的[S]。這通常是靠加入苛性鈉作保護鹼、同時也作為[S]的調整來達到目的:
Na2S +H2O —→NaHS +NaOH
HS +OH —→S +H2O
log[S] =-14 +pH +log[HS]
Na2S可認為完全是按上式水解的,而HS按下式的離解則處於平衡狀態。即[S]取於決於pH(即苛性鈉濃度)和[HS]濃度(即Na2S的濃度)。
3.氰化鈉
新近在文獻中報導有用氰化鈉溶液直接浸出硫化銅礦的新方法,它是基於銅與氰離子形成一種比硫化物更穩定的銅氰絡合物:
Cu2S +6CN—→2Cu(CN)3+S
Cu2S的溶度積Ksp =2.5×10,2Cu(CN)3的K =5.4×10。
同樣地氰化法也可直接浸出低品位氧化銅:
Cu2O +6CN +H2O—→2Cu(CN)3+2OH
隨後用硫酸酸化浸出液,析出CuCN,再生的HCN可返回使用。
另外也可以使用硫酸浸出氧化銅礦,向浸出液中通SO2氣體使Cu還原成Cu,然後再通HCN氣體以沉出CuCN:
Cu +HCN—→CuCN↓ +H
上述兩途徑所獲得的CuCN是一種容易過濾的白色沉澱。在400℃通氫氣就可以將CuCN還原成為金屬銅,並再生HCN返回使用:
2 CuCN +H2—→2Cu +2HCN

鹼性溶劑系統法

能供實用的鹼性溶劑系統多為較低級醇類與氨水配合成的溶劑系統,有時亦可用低級酮類如丙酮,丁酮等代替醇類,或以乙胺的水溶液代替氨水。例如文獻曾記載的鹼性溶劑系統主要的有:
(1)乙醇:氨水(95:5)
(2)乙醇:氨水:水(90:5:5)
(3)乙醇(95%):氨水:水(80:10:10)
(4)丙酮:氨水:水(80:5:15)
(5)乙醇:氨水:水(80:4:16)
(6)乙醇:乙胺的水溶液(16%)(80:20)
(7)正丙醇乙氨水(80:20)
(8)正丙醇:氨水(70:30)
(9)正丙醇:氨水(60:40)
(10)丁酮:水:乙胺(100%)(921:77:2)
以上所用的氨水均指濃氨水,比重為0.88而言。
鹼性溶劑系統一般較少套用,因為它有些缺點:(1)對於一般結構相似的生物鹼不易得到很好地分離。例如De Moer-loose報告一些金雞納生物鹼在鹼性水溶液中的RF值;(2)某些生物鹼在鹼性情況下可以異構化, 部分轉為其異構體,因而一個生物鹼可能產生二個以上色點。如小櫱鹼(berberine)、苦參鹼(matrine)等。我們在進行羽豆生物鹼的紙層離時,曾用丁醇:NH4OH(20%):水(20:5:10)用其丁醇層為溶劑系統。

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