文章編號(hào):1005-6629(2010)01-0076-02 中圖分類號(hào):G632.479 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

1問題的提出

甲酸、乙酸等可溶性羧酸的酸性都比碳酸的酸性強(qiáng)，這是大家都熟悉的結(jié)論。中學(xué)化學(xué)中常見的硬脂酸、軟脂酸、油酸等高級脂肪酸的酸性也比碳酸的酸性強(qiáng)嗎?這是中學(xué)化學(xué)教學(xué)中常見的一個(gè)問題，由于現(xiàn)行中學(xué)化學(xué)教材和相關(guān)的資料中均沒有該問題的確切答案，所以該問題常常會(huì)給中學(xué)化學(xué)老師的教學(xué)帶來一些不應(yīng)有的困擾。為了正確地解答該問題，筆者特進(jìn)行了如下研究。

2理論分析

筆者沒有查到硬脂酸、軟脂酸、油酸等高級脂肪酸的pKa值，筆者從《化學(xué)用表》[1]中查到了碳酸的pKa1值及有關(guān)正羧酸的pKa值如表1(均為25 ℃時(shí)的數(shù)據(jù))。

比較表中各正羧酸的pKa值可見，除了甲酸與乙酸之間的pKa值的增量比較顯著外，從乙酸到壬酸的pKa值的增量都很小且彼此之間的增量都比較接近，從乙酸到壬酸的pKa值隨碳原子數(shù)增加的平均增量為(4.95-4.76)÷7≈0.027。若壬酸到正十八酸的pKa值的變化規(guī)律與乙酸到壬酸的pKa值的變化規(guī)律相似，則可由乙酸到壬酸的pKa值隨碳原子數(shù)增加的平均增量推測硬脂酸(十八酸)的pKa值約為4.95+0.027×9≈5.19。此數(shù)值比碳酸的pKa1值小1.19，這說明硬脂酸的酸性可能比碳酸的酸性強(qiáng)。若硬功夫脂酸的酸性比碳酸的酸性強(qiáng)，則軟脂酸和油酸的酸性都可能比碳酸的酸性強(qiáng)，因?yàn)檐浿崾潜扔仓嵘賰蓚€(gè)碳原子的正酸、油酸是與硬脂酸碳原子數(shù)相等的烯酸。

為了證實(shí)該理論推測的正確性，筆者經(jīng)反復(fù)探索，確定了如下實(shí)驗(yàn)方案來證明硬脂酸和油酸的酸性比碳酸的酸性強(qiáng)。

3實(shí)驗(yàn)(室溫21 ℃)

[實(shí)驗(yàn)一]用一支內(nèi)經(jīng)為1.5 cm的試管取黃豆粒大小的一撮NaHCO3粉末，向試管內(nèi)加入約4.5 mL蒸餾水振蕩溶解，再向試管里加入黃豆粒大小的一撮硬脂酸粉末后振蕩試管，形成懸濁液，無明顯的化學(xué)反應(yīng)。然后用手直接拿著試管上緣在酒精燈上加熱至試管內(nèi)有少量氣泡產(chǎn)生時(shí)(約65 ℃)，停止加熱，振蕩試管，試管內(nèi)迅速發(fā)生反應(yīng)，形成約6 cm高的白色泡沫。

[實(shí)驗(yàn)二]用一支內(nèi)經(jīng)為1.5 cm的試管取黃豆粒大小的一撮NaHCO3粉末，向試管內(nèi)加入約4.5 mL蒸餾水振蕩溶解，再向試管里加入約0.6 mL油酸后振蕩試管，形成乳濁液，無明顯的化學(xué)反應(yīng)。然后用手直接拿著試管上緣在酒精燈上加熱至試管內(nèi)有少量氣泡產(chǎn)生時(shí)(約65 ℃)，停止加熱，振蕩試管，試管內(nèi)迅速發(fā)生反應(yīng)，形成約6 cm高的白色泡沫。

[實(shí)驗(yàn)三]用一支內(nèi)經(jīng)為1.5 cm的試管取黃豆粒大小的一撮NaHCO3粉末，向試管內(nèi)加入約4.5 mL蒸餾水振蕩溶解，用手直接拿著試管上緣在酒精燈上加熱至溶液的溫度接近65 ℃，試管內(nèi)有氣泡產(chǎn)生，停止加熱，試管內(nèi)停止產(chǎn)生氣體，振蕩試管，試管內(nèi)有少量氣體逸出，試管內(nèi)無白色泡沫產(chǎn)生。

4有關(guān)實(shí)驗(yàn)的操作說明及現(xiàn)象分析

上述三個(gè)實(shí)驗(yàn)中都是用手直接拿著試管進(jìn)行加熱的，這樣做的原因有兩點(diǎn)，一是這三個(gè)實(shí)驗(yàn)加熱的溫度都不高、都不會(huì)達(dá)到燙手的程度，二是這三個(gè)實(shí)驗(yàn)都要在加熱后振蕩試管、直接用手拿著試管加熱會(huì)使操作更方便一些。

在實(shí)驗(yàn)一中，硬脂酸是難溶于水的固體，在常溫下難與NaHCO3的水溶液發(fā)生反應(yīng)，振蕩后形成了懸濁液。加熱升高了溶液的溫度，硬脂酸的溶解度增大了，此時(shí)振蕩試管，硬脂酸就能和NaHCO3溶液較充分的接觸，所以能較快的發(fā)生反應(yīng)。

在實(shí)驗(yàn)二中，油酸是難溶于水的液體，在常溫下也難與NaHCO3的水溶液發(fā)生反應(yīng)，振蕩后形成了乳濁液。加熱升高了溶液的溫度，油酸的溶解度增大了，此時(shí)振蕩試管，油酸就能和NaHCO3溶液較充分的接觸，所以也能較快的發(fā)生反應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)三是一空白對照實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)說明在沒有硬脂酸鈉或油酸鈉時(shí)，加熱到65 ℃時(shí)，NaHCO3溶液會(huì)分解出CO2氣體，但停止加熱后，NaHCO3溶液就不會(huì)繼續(xù)分解出CO2氣體了，振蕩試管也只有少量氣體逸出，振蕩后試管內(nèi)無白色泡沫產(chǎn)生。

5結(jié)論

上述實(shí)驗(yàn)說明硬脂酸和油酸在加熱到部分溶解時(shí)在水溶液中所顯示的酸性都比碳酸的酸性強(qiáng)，它們在微熱時(shí)與NaHCO3溶液發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式如下:

C17H35COOH+NaHCO3 C17H35COONa+CO2↑+H2O

C17H33COOH+NaHCO3 C17H33COONa+CO2↑+H2O

由此我們可以得出這樣一個(gè)結(jié)論:在加熱到能夠部分溶解時(shí)，常見的高級脂肪酸在水溶液中的酸性比碳酸的酸性強(qiáng)。

參考文獻(xiàn):

[1]顧慶超等編.《化學(xué)用表》.第1版，南京:江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1979，3:92～95.