～z1993年第2期(第l4卷)吉林工学院学报JOURNALoFJILlNINST1TUTEoFTECHN0L0GYNo21993V01．14用Hammett指示剂法测定固体催化剂的酸强度及其分布魏长平王丽萍(轻幼工程系)0；摘要本文利用胺滴定法在H。为一5．o～一82范围的环已烷洁液中观察吸附的哈迈特指示剂的颜色变化．选用PKa值不同的几种指示剂，测出不同酸强度下的酸量而作出酸强度分布曲线，探讨了其规律性。h—L关键词固体僵化剂指示剂玄酸量酸强度分布曲线回廖姜1．兰，一～一／——一一．'40rome~近几十年来，固体催化剂催化作用的广泛研究，对于基础理论研究和工业发展，尤其在石油化学领域中已作出了较大的贡献。固体催化剂的种类很多，有酸碱催化剂、络合催化剂、半导体催化剂等等。其中固体酸催化剂可用作烃类裂化、烯烃异构化、聚合水合、芳烃烷基化、醇类脱水等许多重要反应的催化剂。那么催化剂的酸性与活性有什么关系呢?目前，人们普遍认为：固体酸催化剂的活性来源于它的酸性0。酸催化剂之所以有催化作用主要是由于催化剂中产生了质子酸的酸性中心。酸催化剂表面的酸中心，在反应中充当了活性中心，使反应的中间态——正碳离子较易形成。因此，人们正在积极研究、探索试图找到催化剂的酸性与活性的定量关系。有人认为催化剂的活性与催化剂表面酸强度和酸量坐标下某一强度下的酸量有线性关系。也有人认为催化剂的活性与催化剂表面酸强度和酸量坐标下的面积有关。为了进一步搞清酸性和活性的关系，本文用Harnmett指示剂法对催化剂表面酸性进行了研究。1原理和方法本实验是利用胺滴定法在H。为+5．O～一8．2范围的环已烷溶液中观察吸附的哈迈特指示剂的颜色变化，测量催化剂的表面酸性。表面酸性用哈迈特函数H表示。实验所用指示剂实际上是一种弱碱，当它与酸性中心相遇时，即被吸附与酸性中心反应。用下式表示；AH一≠A+H(1)A：代表指示剂(碱)；收稿13期：1993—02一帅17维普资讯http://www.cqvip.comH：代表酸性中心；AH：为A和H反应生成的共轭酸。当反应达平衡时：Ka一一掣(2)Ⅱ^HAH~·^Hd：活度；，：活度系数；f：浓度；指示剂A与酸性中心作用之前为一种颜色，而作用之后则呈现酸性色、其颜色的变化取决于C一+／c的比值。将(2)式取负对数：PKa：Iog一logA(3)令H。=一log号代人(3)式中得；PKa—log#+H。(4)当一时，即在等当点时：PKa—H。(5)即可从指示剂的PKa值得到衡量固体酸的酸强度函数H。。从(5)式中可以看出．当日。的值越小．则表示酸强度越强；反之酸强度越弱在滴定过程中，通过到达等当点时所消耗的正丁胺的量，可以求出酸强度小于H。的酸量。如果选用PKa值不同的几种指示剂，即可测出不同酸强度下的酸量而作出酸强度分布曲线。可以认为胺滴定法测固体酸的过程，实质上也是一种中和反应．但不如在溶液中进行得那样顺利。其原因是固体酸的酸性中心分布在固体的内、外表面上．当正丁胺分布与酸性中心反应时，首先要扩散到固体表面附近被吸附，才能与酸性中心反应。然而这种扩散过程进行得比较缓慢，为了缩短测定时间常常可以采用加温、搅拌等手段来加速扩散过程的进行。本实验除人工振荡外基本采用的是静置法。2实验部分2．1药品(1)正丁胺(分子量73．14，=0．74)已处理过。(2)邻苯二甲酸氡钾．需加热到120℃干燥约3小时左右。(3)高氯酸溶液(分析纯)。(4)冰醋酸(化学纯，分子量60．05)。(5)0．5％结晶紫指示剂。(6)苯及环已烷：经金属钠片在红外灯上回流24小时脱水后备用。(7)指示剂；表1列出所用的指示剂及它们的颜色和PKa。一18维普资讯http://www.cqvip.com表1各种指示荆的颤色及PKa值2．2仪器(1)瓷研钵一套；(2)标准筛一套；(3)光电天平一台；(4)滴定瓶若干只；(5)有机玻璃操作箱一个；(6)微量滴定管一套。2．3准备工作2．3．1指示剂溶液的配制将上面所列指示剂配制成0．5的苯溶液，其中对——乙氧基枯红需加适量的碱(NaOH)转变成中性盐。经水洗蒸发干燥后使用。2．3．2正丁胺溶液的配利用量筒取已处理过的正丁胺溶液5ml注入已处理过的500m[环已烷溶液中，配制成正丁胺——环已烷溶液。用已标定过的HCIO标定正丁胺一环已烷溶液HCIO。的标定：称取四份固体邻苯二甲酸氢钾约0．3～O．4克分别溶于15．0ml...
