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石油化工 254 2017 年 4 月 09 石油化工 酸度 AG 在分析化学中的应用 苏亚静 河北省计量监督检测院廊坊分院, 河北 廊坊 065001 摘要:在化学及相关学科中,通常用 pH 或 pOH 来衡量溶液酸碱性的大小。该方法具有简单、明了、便于运算等优点,但同时也存在许多不足。如 pH 定义表述缺乏统一性,实际应用中存在 pH 基准、pH 标准、pH 标度等概念含糊不清;用 pH 表示溶液的酸碱性缺乏普遍性。基于此,本文先阐述关于 PH 与酸度 AG 的有关概念,进一步详细分析酸度 AG 在分析化学中的应用,如酸或碱溶液的 AG,后提出酸度 AG 在分析化学中应用的优势。 关键词:酸度 AG...
石油化工 254 2017 年 4 月 09 石油化工 酸度 AG 在分析化学中的应用 苏亚静 河北省计量监督检测院廊坊分院, 河北 廊坊 065001 摘要:在化学及相关学科中,通常用 pH 或 pOH 来衡量溶液酸碱性的大小。该方法具有简单、明了、便于运算等优点,但同时也存在许多不足。如 pH 定义表述缺乏统一性,实际应用中存在 pH 基准、pH 标准、pH 标度等概念含糊不清;用 pH 表示溶液的酸碱性缺乏普遍性。基于此,本文先阐述关于 PH 与酸度 AG 的有关概念,进一步详细分析酸度 AG 在分析化学中的应用,如酸或碱溶液的 AG,后提出酸度 AG 在分析化学中应用的优势。 关键词:酸度 AG;分析化学;应用 中图分类号:O651 文献标识码:A 文章编号:1671-5659(2017)04-0254-01 1 1 导言 总之,在全面总结 pH 的基础上,发现用 pH 表示物质在溶液中的酸碱性强弱存在着许多明显的不足,提出用酸度 AG代替 pH 表示物质在溶液中酸碱性的强弱,同时就酸度 AG 在分析化学中的运用进行了研究。研究表明,用酸度 AG 表示物质在溶液中的酸碱性具有 pH 的一切优势,克服了 pH 带来的不足,并且还有许多明显的优势。因此,本文探析酸度 AG 在分析化学中的应用具有重要意义。 2 关于 H pH 与 与 G AG 的有关概念 pH 的定义也导致了一些明显的不足: 2.1 我们知道,pH=-lg[H+],从严格的数学和物理意义上来说,对[H+]这个有单位的量取对数是不甚合理的,没有明确的物理意义。 2.2 对于刚学这一知识点的学生来说,以 pH=7 为界限来理解和判断溶液的酸碱性尚能掌握,但对于碱性溶液 pH 越大,碱性越强;酸性溶液 pH 越小,酸性越强。有些学生很难做到得心应手!即使学生进入高中阶段继续学习,他们对于 pH 大小与溶液酸碱性强弱的对应关系,也常发生“方向性”的错误! 2.3pH 受温度、浓度等限定。因为思维定势学生容易把pH=7 的界限绝对化,而忽视了温度条件。如浓度不变时,25℃时中性溶液的 pH=7,而 100℃时中性溶液的 pH=6。 2.4[H+]1moL/L 时,pH0,但实际上[H+]1moL/L 的溶液是常见的,而此时 pH0,又带来了新的不便。 鉴于以上原因,荷兰科学家 HenkVanLubeck 在美国化学教育杂志上发表题为:“为什么不用真正的酸度AG来代替pH和 pOH 呢?”将 AG(定义为溶液中[H+]与[OH-]比值的对数即AG=lg([H+])/([OH-])。 引入 AG 这一概念具有如下优点: 2.1 符合正常思维:中性溶液的 AG=0,酸性溶液的 AG0,碱性溶液的 AG0。负的 AG 表示碱性溶液即非酸性的。以 0为标准,AG 值越大(正),溶液的酸性越强;AG 值越小(负),溶液的碱性越强。这些结论符合人们的正常思维特别符合初学者的认知逻辑,而 pH 则不然,与常理相悖。 2.2 中性溶液的 AG=0,无温度限定:无论在什么温度下,只要是中性溶液,因为[H+]=[OH-],所以 AG 值总是等于零。而 pH 在不同温度下却并不是总等于 7。如 62℃的水,pKw=13,则pH=6.5(但此时AG值仍等于零),然而有些学生却认为此时pH7,立即武断地下结论此溶液显酸性,这个错误的结论应归咎于 pH 受温度的限制。 2.3 合理性:由数学和物理知识可知,AG 是取[H+]与[OH-]比值的对数,因此 AG 为一标量(无单位量),而 pH 则是对[H+]这个有单位的量取对数是不甚合理的,这就更显现出使用 AG的合理性。而且,pH 也只是用于表示稀溶液的酸度,而浓溶液的酸度则直接用[H+]表示更方便!但对 AG 来说,不论是浓溶液还是稀溶液,都可用它来表示。 2.4 区分性强:由前面可知,AG=0 的溶液为中性溶液,AG0 时为酸性溶液,AG0 时为碱性溶液。学生对于这一点是很容易区分的且易接受。但 pH 则不然,因为受温度的限制,所以 pH=7 的溶液不一定就是中性的,而 pH7 的溶液也不一定就是酸性的,pH7 的溶液也不一定就是碱性的。也就是说,以 AG=0 为界限来区分溶液的酸碱性既方便又准确,而以pH=7 为界限来区分溶液的酸碱性则非绝对化。 3 酸度 G AG 在分析化学中的应用- - 酸或碱溶液的 AG 3 3 .1 强酸或强碱溶液的 AG 3.1.1 一元强酸溶液的 AG 对于浓度为 C(molL-1 )一元强酸溶液,根据 PBE 关系和酸度 AG 的定义,可推导出其 AG 计算公式为: 若 C10-6 molL -1 时,则忽略水的电离,式(1)可简化为: 3.1.2 一元强碱溶液的 AG 同理,对于浓度 C(molL-1 )一元强碱溶液,可推导出其 AG 计算公式为: 若C10-6 molL -1 时,根据Kw和AG的关系可推导出其AG 的计算公式为: 3.2 弱酸或弱碱溶液的 AG 多元弱碱溶液的 AG 对于多元弱碱溶液,利用多元弱酸同样的方法,可以得到其 AG 的计算公式: 4 酸度 G AG 在分析化学中应用的优势 4.1 科学性强 从概念上来说,酸度 AG 的含义指向明确,就是对溶液酸碱性的量度简单明确,易于理解;酸度 AG 的数学表达式准确的表达了溶液中 H+、OH-浓度的大小与溶液酸碱性强弱的关系,科学、准确地反映了酸碱溶液中的电离平衡。 4.2 非常合理 由数学和物理知识可知,AG 是[H+]、[OH-]比值的对数,不存在量纲问题,而且用 AG 表示溶液的酸碱性不受溶液浓度大小的限制。 4.3 符合正常思维习惯 以 0 为标准,AG 值越大(+),溶液的酸性越强,AG 值越小(-),溶液的碱性越强.有利于培养学生的科学素养。 因此,我们建议在今后的化学教学及其科学研究中,用酸度 AG 表示溶液的酸碱性的大小。 参考文献 [1]梁永锋,王传娥.用酸度 AG 代替 pH 的研究[J].2014(2):36. [2]胡金臣.温度对溶液 pH 值影响的探讨[J].2013(6):285.