化学反应大多数在溶液中进行, 水是最常用、最重要的 一种溶剂。但除水以外,还有其他一些溶剂,如液氨、硫酸、四氯化碳、苯以及各种非金属卤化物等。据统计目前已研究过的非水溶剂已达300多种。常用的非水溶剂可分为质子溶剂和非质子传递溶剂。溶剂的性质对溶质的性质、化学反应的历程和速度以及反应的产物有着重要影响。比如, 同一物质在不同溶剂中的酸碱行为可以截然不同。一般来说, 溶剂的酸性越强, 溶质的碱性越强。相反, 溶剂的碱性越强时, 溶质的酸性也越强。所有的强酸在水溶液中都是完全电离的, 表现出具有相同的强度,强酸的强度被“拉平”;而在一种碱性溶剂 (如液氨) 中, 几乎所有的酸都变成了强酸。碱性溶剂几乎“拉平”所有的酸,这就是“拉平效应”。然而,在醋酸中,大部分强酸变成了弱酸, 而且它们的强度彼此显示出差异, 如高氯酸 (HClO4) >氢溴酸(HBr)>硫酸(H2SO2)>盐酸(HCl)。醋酸“拉开”了上述4种酸,这就是“拉开效应”。选择适当的溶剂, 利用拉平效应, 就可以实现对许多弱酸和弱碱的滴定, 这就是非水溶剂滴定法的依据。有些溶剂具有较高的介电常数,对酸和碱有很强的拉开效应。在无机化学中用到的溶剂很多, 列举常用的代表性的溶剂 (见表)。
在液态四氧化二氮(N2O4)中合成无水金属硝酸盐, 是利用非水溶剂的无机合成的一个例子。将铜溶解在N2O4和乙酸乙酯的混合物中, 产生Cu(NO3)2 ·N2O4 (或NO+·Cu(NO3)-3)沉淀, 把沉淀在90℃时加热, 可得到淡蓝色的无水硝酸铜Cu(NO3)2。
表 在无机化学中常用的各种溶剂
化学式 | 熔点~沸点 [℃] | 介电常数 | 溶剂的特征 |
H2O | 0~100 | 78.54 (25℃) | 典型的两 性质子溶 剂 |
NH3 | -77.7~ -33.4 | 22.4 (-33.4℃) | 典型的碱 性质子溶 剂 |
HF | -83.1~ 19.9 | 83.6 (0℃) | 有强电离 能力的强 酸性溶剂 |
HCN | -13.4~ 25.6 | 123 (15.6℃) | 介电常数 大, 处理困 难 |
CH3COOH | 16.64~ 117.8 | 6.15 (20℃) | 容易使用 的酸性质 子溶剂 |
(CH3)2NCHO① | -61~153 | 37 (25℃) | 容易跟水、 有机溶剂 混溶的万 能溶剂 |
(CH3)2SO② | 18.5~189 | 47 (25℃) | 容易溶解 分子和盐、 容易处理 的溶剂 |
SO2 | -72.7~ -10.2 | 14.1 (20℃) | 分子的好 溶剂,电离 能力差 |
NOCl | -59.6~ -6.4 | 19.7 (-10℃) | 对合成亚 硝酰化合 物有用 |
N2O4 | -10.2~ 21.2 | 2.56 (15℃) | 对制造无 水金属硝 酸盐有用 |
BrF3 | 9~126 | — | 电离能力 和氟化能 力强 |