阿摩線上測驗
登入
阿摩線上測驗
登入
學習重點 掌握標準組合：冰醋酸（乙酸）為溶劑，過氯酸為滴定液，用來測定弱鹼性藥物。過氯酸是非水酸滴定最常用的酸滴定液。 理解為何弱鹼（水中Kb＜10⁻⁶）或難溶於水的鹼性藥物要改用酸性非水溶劑，並能依pKa與水溶性選出非水滴定法。 分清過氯酸、質子化醋酸（CH₃COOH₂⁺）、醋酸、醋酸根、過氯酸根在質子轉移反應中的角色，包括共軛酸與最強酸性物種。 判斷醋酸汞（處理鹵離子）、醋酸酐（除水並增強介質酸性）的用途，以及水分、二氧化碳對試劑與終點的影響。 熟悉結晶紫指示劑的正確性質，以及乙二胺＋茶鹼混合物的分段滴定。 核心觀念 一、為何弱鹼要改用非水滴定？ 酸鹼滴定要求反應足夠完全，當量點附近才會有明顯的pH突躍。弱鹼在水中鹼性太弱時，水本身會與它競爭質子，直接以強酸滴定得不到清楚終點。若藥物又難溶於水，就更不適合在水溶液中滴定。 水中Kb小於10⁻⁶的弱鹼，改善方向是把溶劑改為酸性非水溶劑（如冰醋酸）。酸性溶劑容易提供質子，會使溶於其中的弱鹼表現出較強的鹼性（拉平效應），反應就能定量完成。以下方法都不是正解： 乙二胺：屬鹼性溶劑，適合滴定弱酸，不適合滴定弱鹼。 無質子性溶劑：不能提供質子，無法增強弱鹼的鹼性。 在水溶液中以強酸直接滴定：仍受水的干擾，終點不明顯。 二、非水滴定的適用範圍 可用於弱酸性或弱鹼性化合物。弱鹼用酸性溶劑加過氯酸滴定；弱酸用鹼性或適當溶劑加強鹼滴定（如甲醇鈉、氫氧化四丁基銨）。 所用溶劑必須能溶解檢品。 弱鹼性化合物最常用過氯酸的乙酸溶液滴定。 酸性化合物若pKa＜4，酸性已夠強，在水中就能以鹼滴定液直接滴定，不需要非水滴定。非水滴定是為酸性很弱（pKa較大）的化合物而設。因此「pKa＜4時可使用本法」是錯誤敘述。 三、冰醋酸與過氯酸各司何職？ 過氯酸在冰醋酸中是最強的酸，所以是最常用的非水酸滴定液。鹽酸、硫酸在冰醋酸中的酸性都弱很多，不適合作滴定液。冰醋酸（乙酸）是與過氯酸搭配的溶劑。題目若問「強酸滴定液最常與何者搭配」，答案是乙酸；若問「最常用的酸滴定液」，答案是過氯酸，兩者不要混淆。 以B代表弱鹼，反應如下： HClO₄＋CH₃COOH → CH₃COOH₂⁺＋ClO₄⁻B＋CH₃COOH₂⁺ → BH⁺＋CH₃COOH總反應：B＋HClO₄ → BH⁺＋ClO₄⁻ 過氯酸先把質子交給醋酸，生成質子化醋酸CH₃COOH₂⁺（醋酸鎓離子），再由它把質子轉給弱鹼。所以0.1 N過氯酸冰醋酸溶液中，真正表現最強酸性的物種是CH₃COOH₂⁺。HClO₄已經解離，不是答案；ClO₄⁻與CH₃COOH都不是最強酸。 四、共軛酸的辨認（以levodopa為例） 弱鹼溶於冰醋酸時，也可以寫成「先從溶劑取得質子，再由過氯酸滴定醋酸根」： R–NH₂＋CH₃COOH → R–NH₃⁺＋CH₃COO⁻CH₃COO⁻＋HClO₄ → CH₃COOH＋ClO₄⁻ 在第二步中，醋酸根接受質子生成醋酸，所以這個滴定反應的共軛酸是醋酸（acetic acid）。Levodopa的非水滴定也依此判斷。過氯酸是提供質子的酸，不是共軛酸；硫酸、鹽酸則根本不在反應中。 共軛酸鹼對只相差一個質子：CH₃COOH是CH₃COO⁻的共軛酸；CH₃COOH₂⁺是CH₃COOH的共軛酸。作答時先看題目問的是哪一組物種。 五、藥物選法：同時看鹼性與溶解度 藥物關鍵數據／特性適合方法與理由 ChlorpromazinepKa 9.3，水溶度僅2.55 mg/L非水滴定法：具鹼性三級胺，但幾乎不溶於水，無法在水中滴定 Chlorhexidine acetatepKa 10.8，水溶度19 mg/mL非水滴定法：為弱鹼的醋酸鹽，在水中難以直接酸鹼滴定；溶於冰醋酸後，可用過氯酸直接滴定 Cocaine hydrochloride生物鹼鹽酸鹽中華藥典第七版含量測定採非水滴定法 判斷原則：分子具有可接受質子的鹼性氮（胺類、生物鹼），而且是水溶性差的游離鹼或弱鹼鹽時，優先選非水滴定。沉澱滴定、水溶液中的酸或鹼滴定都不是最佳選擇。 六、鹽酸鹽與醋酸鹽的處理不同 檢品形式處理方式理由 弱鹼游離態溶於冰醋酸，以過氯酸滴定鹼性氮直接接受質子 弱鹼鹽酸鹽（氫鹵酸鹽）滴定前加醋酸汞鹵離子在冰醋酸中鹼性太弱，無法被定量滴定 弱鹼醋酸鹽溶於冰醋酸後直接滴定醋酸根本身就是可被過氯酸滴定的鹼 醋酸汞與氯離子反應，生成幾乎不解離的HgCl₂，並釋出等量醋酸根： 2 R–NH₃⁺Cl⁻＋Hg(CH₃COO)₂ → 2 R–NH₃⁺CH₃COO⁻＋HgCl₂ 醋酸根再被過氯酸滴定。醋酸汞的作用是消除鹵離子干擾，它不能除水，也不是指示劑。 七、水分、醋酸酐與二氧化碳 市售過氯酸約含70～72%，其餘是水。水的鹼性比冰醋酸強，會與弱鹼競爭質子，使終點變鈍。因此配製滴定液時要加入醋酸酐，與水反應生成醋酸而除去水分： (CH₃CO)₂O＋H₂O → 2 CH₃COOH 醋酸酐不可過量。過量的醋酸酐會使一級、二級胺乙醯化，鹼性因此消失。 醋酸酐的另一用途是提高介質酸性，讓極弱鹼（如茶鹼、咖啡因這類黃嘌呤）也能被滴定。以乙二胺＋茶鹼混合物（胺茶鹼）為例： 先在醋酸中以過氯酸滴定：鹼性較強的乙二胺被滴定。 再加入醋酸酐，以過氯酸滴定：測得的是極弱鹼茶鹼。 第二段既不是乙二胺，也不是兩者總量，更不是空白試驗。 二氧化碳主要影響非水鹼滴定液（如甲醇鈉、氫氧化四級銨）。這類滴定液吸收CO₂後會消耗有效鹼、改變力價，所以必須密閉保存並定期標定。醋酸酐用來除水，不能除二氧化碳。非水滴定液整體還要注意溫度：有機溶劑膨脹係數大，溫度變化會改變力價。 八、結晶紫指示劑 結晶紫是弱鹼性的鹼性染料，在冰醋酸中可作為弱鹼過氯酸滴定的指示劑。介質酸度增加、指示劑質子化程度改變時，顏色會由紫色經藍色轉為藍綠至黃綠，實際終點顏色依各藥典方法判定。「結晶紫為弱酸，故可當指示劑」是錯誤敘述，錯在性質，應為弱鹼。 常考陷阱 「最常用的酸滴定液是乙酸／鹽酸／苯甲酸」：錯，應為過氯酸。乙酸是與過氯酸搭配的溶劑。 「酸性化合物pKa＜4時可用非水滴定」：錯，pKa＜4的酸在水中即可滴定，非水滴定用於更弱的酸。 「非水滴定只能測弱鹼」：錯，弱酸、弱鹼都可以。 「Kb＜10⁻⁶的弱鹼改用乙二胺或無質子性溶劑」：錯，應改用酸性非水溶劑。乙二胺是用來滴定弱酸的鹼性溶劑。 「過氯酸溶液中最強酸性物種是HClO₄或ClO₄⁻」：錯，是CH₃COOH₂⁺。 「levodopa滴定的共軛酸是過氯酸」：錯，醋酸根接受質子後生成的醋酸才是共軛酸。 「水溶性藥物或pKa夠大，就用水中酸滴定」：chlorpromazine幾乎不溶於水，chlorhexidine acetate為弱鹼鹽，兩者都應選非水滴定。 「醋酸汞除水、醋酸酐除氯離子」：用途對調。醋酸汞處理鹵離子，醋酸酐除水並增強酸性。 「醋酸鹽也要加醋酸汞」：錯，醋酸鹽溶於冰醋酸後可直接滴定，加醋酸汞的是鹽酸鹽。 「結晶紫為弱酸故可當指示劑」：錯，結晶紫為弱鹼（鹼性染料）。 「加醋酸酐後滴定乙二胺或兩者總量」：錯，加醋酸酐後滴定的是茶鹼。 記憶口訣 「冰醋作媒、過氯供酸；汞抓鹵、酐除水、酐後測茶鹼。」 「酸溶劑救弱鹼，鹼溶劑救弱酸；pKa小於4，水中就能滴。」 「醋酸接氫變鎓（CH₃COOH₂⁺，最強酸），醋酸根接氫回醋酸（共軛酸）。」 「結晶紫是鹼性染料，說它是弱酸就錯。」