25.11.2017 Views

BÀI GIẢNG CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ ỨNG DỤNG NGƯỜI SOẠN LÂM HOA HÙNG

LINK BOX: https://app.box.com/s/3y4few8l1u8k7goherskv8uy7qdumjnr LINK DOCS.GOOGLE: https://drive.google.com/file/d/1Pq6DnaoacnvXKULTkk85dQyOgqPwD4sR/view?usp=sharing

LINK BOX:
https://app.box.com/s/3y4few8l1u8k7goherskv8uy7qdumjnr
LINK DOCS.GOOGLE:
https://drive.google.com/file/d/1Pq6DnaoacnvXKULTkk85dQyOgqPwD4sR/view?usp=sharing

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

CHƯƠNG 1<br />

ĐẠI CƯƠNG VỀ HOÁ <strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong><br />

Chương 1<br />

1


GIỚI THIỆU VỀ HOÁ HỌC <strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong><br />

• Sản xuất ⇒ chất lượng đầu vào và đầu ra.<br />

• Dược phẩm, nguyên liệu lương thực: thành<br />

phần hợp lý.<br />

⇒ Xác định được bản n chất t vàv<br />

thành phần vật liệu<br />

⇒ Sự phát triển của hoá học c phân tícht<br />

ch.<br />

Chương 1<br />

2


ĐẠI CƯƠNG VỀ HOÁ <strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong><br />

HÓA <strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong><br />

Môn khoa học thực nghiệm nghiên cứu<br />

thành phần các chất<br />

<strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong> ĐỊNH TÍNH:<br />

Xác định sự hiện<br />

diện của các cấu tử<br />

• Các ion.<br />

• Nguyên tố<br />

• Nhóm chức<br />

Đánh giá sơ bộ hàm<br />

lượng (đa lượng, vi<br />

lượng, vết...)<br />

<strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong> ĐỊNH LƯỢNG<br />

Từ phép đo các đặc<br />

tính hóa học, vật lý hoặc<br />

hóa lý của các chất<br />

Xác định chính xác hàm<br />

lượng cấu tử trong mẫu.<br />

Kiểm tra các<br />

quá trình hóa<br />

lý và kỹ thuật<br />

hóa học<br />

Chương 1<br />

3


VAI TRÒ CỦA HOÁ <strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong><br />

• Tìm ra các định luật hóa học quan trọng<br />

• ĐL tác dụng đương lượng<br />

• ĐL thành phần không đổi<br />

• Xác định nguyên tử khối của nguyên tố, thành<br />

lập công thức hóa học của hợp chất<br />

• Tạo điều kiện phát triển cho các ngành khoa học<br />

khác (địa hoá, sinh hoá, khoáng vật học …)<br />

• Cơ sở nền tảng cho kiểm nghiệm hoá học trong<br />

khoa học và sản suất<br />

• Kết hợp ⇒ tự động hoá quy trình kiểm tra<br />

Chương 1<br />

4


YÊU CẦU ĐỐI VỚI NGÀNH HOÁ <strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong><br />

YÊU CẦU ĐỐI VỚI NGÀNH <strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong><br />

Phải phát triển → theo kịp đà phát triển của KHCN<br />

YÊU CẦU ĐỐI VỚI <strong>NGƯỜI</strong> <strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong><br />

• Có kiến thức về các ngành KH cơ bản liên quan.<br />

• Nắm vững nguyên tắc của PP → phát triển các<br />

phương pháp mới.<br />

• Cẩn thận, trung thực, kiên nhẫn, chính xác, sạch<br />

sẽ, có khả năng phán đoán.<br />

Chương 1<br />

5


<strong>PHÂN</strong> LOẠI <strong>CÁC</strong> PP HÓA <strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong><br />

<strong>PHÂN</strong> LOẠI THEO BẢN CHẤT CỦA PP<br />

PP hoá<br />

học<br />

Dùng p/ứ<br />

hóa học<br />

PP vật<br />

lý<br />

dựa trên<br />

tính chất<br />

vật lý :<br />

quang,<br />

điện,<br />

nhiệt,<br />

từ...<br />

PP hoá<br />

lý<br />

(PPPT<br />

dụng cụ)<br />

Kết hợp<br />

PP hóa<br />

học và<br />

vật lý<br />

PP vi<br />

sinh<br />

dựa trên<br />

hiệu ứng<br />

với tốc độ<br />

phát triển<br />

của VSV<br />

PP phân<br />

tích<br />

động<br />

học<br />

dựa vào<br />

các phản<br />

ứng xúc<br />

tác<br />

PP khác<br />

- pp nghiền<br />

- pp nhỏ giọt<br />

- pp điều chế<br />

ngọc borat<br />

hay<br />

phosphat<br />

- pp soi tinh<br />

thể<br />

PP phân tích<br />

dụng cụ<br />

Chương 1<br />

6


<strong>PHÂN</strong> LOẠI <strong>CÁC</strong> PP HÓA <strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong><br />

<strong>PHÂN</strong> LOẠI THEO LƯỢNG MẪU <strong>PHÂN</strong><br />

<strong>TÍCH</strong> HAY KỸ THUẬT <strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong><br />

Phân tích<br />

thô<br />

1 – 10 g<br />

1-10 ml<br />

Phân tích<br />

bán vi lượng<br />

10 -3 –1 g<br />

10 -1 -1 ml<br />

Phân tích vi<br />

lượng<br />

10 -6 –10 -3 g<br />

10 -3 -10 -1 ml<br />

Phân tích<br />

siêu vi lượng<br />

< 10 -6 g<br />


<strong>PHÂN</strong> LOẠI <strong>CÁC</strong> PP HÓA <strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong><br />

<strong>PHÂN</strong> LOẠI THEO HÀM LƯỢNG CHẤT KHẢO SÁT<br />

• Phân tích đa lượng:<br />

– Phân tích lượng lớn: hàm lượng từ 0,1 đến 100%.<br />

– Phân tích lượng nhỏ: hàm lượng 0,01 – 0,1%.<br />

• Phân tích vi lượng:<br />

– Còn gọi là PPPT vết, hàm lượng < 0,01 %<br />

<strong>PHÂN</strong> LOẠI THEO TRẠNG THÁI CHẤT KHẢO SÁT<br />

• Phân tích lối ướt:<br />

– Mẫu phân tích ở dạng dung dịch<br />

• Phân tích lối khô:<br />

– Mẫu phân tích ở trạng thái rắn<br />

Chương 1<br />

8


<strong>CÁC</strong> LOẠI PHẢN <strong>ỨNG</strong> HÓA HỌC DÙNG TRONG HPT<br />

PƯ oxy hóa – khử<br />

PỨ trao đổi tiểu phân<br />

PƯ acid - baz PƯ tạo tủa PƯ tạo phức<br />

Chương 1<br />

9


TRONG HOÁ <strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong> YÊU CẦU ĐỐI VỚI<br />

<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> DÙNG<br />

‣ Xảy ra tức thời.<br />

‣ Xảy ra hoàn toàn theo chiều mong muốn<br />

‣ Có hệ số xác định và cho sản phẩm có thành<br />

phần xác định ⇒ Phản ứng phải hợp thức<br />

‣ Có dấu hiệu đặc trưng → nhận biết khi PƯ<br />

chấm dứt.<br />

⇒ Không phải mọi phản ứng trong phân tích<br />

đều thoả mãn các yêu cầu.<br />

Chương 1<br />

10


YÊU CẦU ĐỐI VỚI <strong>CÁC</strong> THUỐC THỬ DÙNG TRONG HPT<br />

Phải có độ tinh khiết cao<br />

Các hạng thuốc thử:<br />

Phải có độ nhạy cao<br />

Đặc trưng độ nhạy<br />

Độ chọn<br />

lọc cao<br />

1/ Kỹ thuật X ≤ 99%<br />

2/ Tinh khiết (P):<br />

99,0% ≤ X ≤ 99,9%<br />

3/ Tinh khiết PT(PA):<br />

99,90% ≤ X ≤ 99,99%<br />

4/ Tinh khiết hóa học:<br />

99,990% ≤ X ≤ 99,999%<br />

5/ Tinh khiết quang học :<br />

99,9990% ≤ X ≤ 99,9999%<br />

-Giới hạn phát hiện :<br />

Lượng tối thiểu của<br />

X (µg/ml) còn phát hiện<br />

được bởi thuốc thử.<br />

-Độ loãng giới hạn :<br />

Thể tích dung môi<br />

tối đa (ml) dùng để hòa<br />

tan 1 g X mà vẫn còn<br />

phát hiện được X<br />

Chương 1<br />

11


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA MỘT PP <strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong><br />

1. GIAI ĐOẠN CHỌN MẪU :<br />

‣ Kết quả PT trên lượng mẫu giới hạn: đại diện cho lô<br />

mẫu → Chọn mẫu rất quan trọng<br />

⇒<br />

Cần phải chọn mẫu đúng quy định<br />

‣ Trình tự tiến hành:<br />

Chọn mẫu riêng<br />

Chọn mẫu ban đầu<br />

Chọn ngẫu nhiên một số đvị bao<br />

gói hoặc từ một số vị trí khác nhau<br />

Chọn mẫu đại diện từ mẫu riêng.<br />

Tổng lượng mẫu bđầu: mẫu chung<br />

Mẫu chung: nghiền, rây và trộn đều.<br />

Chọn mẫu TB thí nghiệm<br />

Chia mẫu TB TN thành 3 phần<br />

(Nơi phân tích giữ một phần để phân tích)<br />

Chương 1<br />

12


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA MỘT PP <strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong><br />

2. GIAI ĐOẠN CHUYỂN MẪU THÀNH DD:<br />

‣ Dạng thích hợp cho phân tích: Dung dịch<br />

‣ Chuyển mẫu thành dd: PP ướt và PP khô<br />

‣ Trình tự tiến hành:<br />

PP ướt<br />

Dùng dung môi,<br />

thuốc thử với điều<br />

kiện thích hợp<br />

Dạng dung dịch<br />

PP khô<br />

Nung khô mẫu<br />

với hóa chất rắn<br />

Khối nóng chảy<br />

Hòa tan<br />

Dạng dung dịch<br />

mẫu đất đá, oxyt<br />

kim loại khó tan<br />

Chương 1<br />

13


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA MỘT PP <strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong><br />

3. CHỌN <strong>PHƯƠNG</strong> <strong>PHÁP</strong> THÍCH HỢP <strong>VÀ</strong> TIẾN HÀNH :<br />

Chọn phương pháp<br />

‣ Chọn lọc, nhạy, tốc độ PƯ cao và chính xác.<br />

‣ Phù hợp với hàm lượng cấu tử cần phân tích.<br />

Tiến hành: thực hiện PƯ giữa thuốc thử với dd mẫu<br />

theo phương pháp đã chọn.<br />

‣ Định tính: các dấu hiệu màu sắc, kết tủa, pH .v.v.<br />

⇒<br />

Cấu tử nào, ion nào, chất gì<br />

‣ Định lượng: Cân, đo, xác định các đại lượng hoá<br />

lý .v.v. ⇒<br />

hàm lượng bao nhiêu<br />

Chương 1<br />

14


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA MỘT PP <strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong><br />

4. KIỂM CH<strong>ỨNG</strong> KẾT QUẢ <strong>VÀ</strong> XỬ LÝ KẾT QUẢ :<br />

‣ ĐỊNH TÍNH<br />

<br />

Kiểm chứng lại kết quả theo các phản ứng<br />

đặc hiệu khác<br />

‣ Định lượng<br />

<br />

<br />

Ghi nhận dữ liệu đã phân tích<br />

Xử lý thống kê và biểu diễn kết quả phân tích<br />

theo yêu cầu<br />

Chương 1<br />

15


CHƯƠNG 2<br />

<strong>CÁC</strong> KHÁI NIỆM <strong>VÀ</strong><br />

ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN<br />

1


NỘI DUNG<br />

1. DUNG DỊCH <strong>VÀ</strong> NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH<br />

‣ Khái niệm dung dịch<br />

‣ Các loại nồng độ dung dịch và cách biểu thị<br />

‣ Các cách quy đổi giữa các dạng nồng độ<br />

2. CÂN BẰNG HOÁ HỌC – ĐL TÁC <strong>DỤNG</strong> KHỐI<br />

LƯỢNG<br />

3. ĐỊNH LUẬT TÁC <strong>DỤNG</strong> ĐƯƠNG LƯỢNG<br />

2


DUNG DỊCH – NỒNG ĐỘ DD<br />

1. KHÁI NIỆM DUNG DỊCH<br />

Dung dịch (dd) là hệ đồng thể<br />

do sự phân tán của các phân<br />

tử hay ion vào nhau<br />

Tùy trạng thái tập<br />

hợp của chất phân<br />

tán và MT phân tán<br />

các dạng dd khác nhau<br />

chất phân tán<br />

(chất tan)<br />

Môi trường phân<br />

tán (d_môi)<br />

Thành phần thay đổi trong một<br />

giới hạn rộng<br />

1. R/L (dd NaCl)<br />

2. L/L (Rượu/H 2 O)<br />

3. K/L (DD HCl)<br />

4. R/K (bụi/ko khí)<br />

5. R/R (hợp kim)<br />

6. L/K (sương mù)<br />

3


DUNG DỊCH – NỒNG ĐỘ DD<br />

‣ Nồng độ dd: lượng chất tan trong lượng dmôi xác định.<br />

‣ Dung dịch loãng ⇒ chất tan ít<br />

‣ Dung dịch đậm đặc ⇒ chất tan chiếm tỷ lệ lớn.<br />

‣ Dung dịch bão hoà<br />

⇒ chứa chất tan tối đa.<br />

Các đại lượng liên quan đến chất tan và dung môi<br />

trong dung dịch<br />

• m (g): Khối lượng chất tan • q (g) : Khối lượng dung môi<br />

• V x (ml): Thể tích chất tan<br />

• V (ml) : Thể tích dd cho hoà tan m (g) vào V x (ml) dung môi<br />

• d (g/ml): Khối lượng riêng của dd thu được.<br />

4


DUNG DỊCH – NỒNG ĐỘ DD<br />

<strong>CÁC</strong> LOẠI NỒNG ĐỘ DD<br />

‣ Độ tan S: lượng chất tan trong 100 g dung môi để tạo<br />

nên dd bão hoà (ở điều kiện t o và P xác định).<br />

‣ Nồng độ khối lượng (g/l): Số g chất tan có trong 1 lít<br />

dd<br />

S =<br />

m<br />

q<br />

C g / l<br />

=<br />

.100<br />

m<br />

V<br />

.1000<br />

‣ Độ chuẩn (T): Số g (hay mg) chất tan trong 1 ml DD<br />

T g ml<br />

=<br />

m<br />

V<br />

m<br />

/ T mg / ml<br />

= . 1000<br />

V<br />

5


DUNG DỊCH – NỒNG ĐỘ DD<br />

<strong>CÁC</strong> LOẠI NỒNG ĐỘ DD<br />

‣ Nồng độ phần trăm (%): Có ba dạng biểu diễn<br />

%(khối lượng/khối lượng): số g chất tan trong 100 g dd.<br />

C%(<br />

KL / KL)<br />

=<br />

m<br />

m +<br />

.100<br />

%(khối lượng/thể tích): số g chất tan trong 100 ml dd.<br />

C %( KL / TT ) =<br />

%(thể tích/thể tích): số ml chất tan trong 100 ml dd.<br />

C%(<br />

TT<br />

/ TT<br />

)<br />

m<br />

V<br />

=<br />

q<br />

V<br />

V<br />

.100<br />

x<br />

.100<br />

6


DUNG DỊCH – NỒNG ĐỘ DD<br />

<strong>CÁC</strong> LOẠI NỒNG ĐỘ DD<br />

‣ Nồng độ phần triệu (ppm): Biểu diễn khối lượng chất<br />

tan có trong 10 6 lần khối lượng mẫu cùng đơn vị<br />

1 ppm = 1 g chất tan trong 10 6 g hay 1000 kg mẫu<br />

= 1 mg chất tan trong 10 6 mg hay 1 kg mẫu<br />

Nếu mẫu lỏng và dd loãng ⇒ d ≈ 1 g/ml<br />

⇒<br />

C(<br />

ppm)<br />

=<br />

m<br />

m +<br />

C(ppm) = C(mg/l)<br />

6<br />

.10<br />

‣ Nồng độ mol: Số mol chất tan trong 1 lít dd<br />

m 1000<br />

C M<br />

= .<br />

M V<br />

q<br />

7


DUNG DỊCH – NỒNG ĐỘ DD<br />

<strong>CÁC</strong> LOẠI NỒNG ĐỘ DD<br />

‣ Nồng độ molan: biểu diễn số mol chất tan trong 1000<br />

g dung môi<br />

C m<br />

= .<br />

1000<br />

m<br />

M q<br />

‣ Nồng độ phần mol: là tỷ số giữa số mol của cấu tử i<br />

(n i ) trên tổng số mol các chất tạo thành dd<br />

N<br />

i<br />

=<br />

ni<br />

N<br />

8


DUNG DỊCH – NỒNG ĐỘ DD<br />

<strong>CÁC</strong> LOẠI NỒNG ĐỘ DD<br />

‣ Nồng độ đương lượng: Số đương lượng chất tan trong<br />

1 lít dung dịch.<br />

C m<br />

= .<br />

1000<br />

N<br />

Đ V<br />

‣ Đương lượng (Đ): là phần khối lượng của nguyên tố hay<br />

hợp chất kết hợp hay thay thế vừa đủ với một đơn vị<br />

đương lượng, hoặc một đương lượng của nguyên tố khác<br />

Một đơn vị đương lượng bằng 1,008 phần khối lượng H 2<br />

hay 8 phần khối lượng O 2 .<br />

9


DUNG DỊCH – NỒNG ĐỘ DD<br />

<strong>CÁC</strong>H TÍNH ĐƯƠNG LƯỢNG<br />

‣ Đối với nguyên tố:<br />

Đ<br />

X<br />

=<br />

M<br />

n<br />

‣ Đối với hợp chất AB:<br />

X<br />

• Đ X : Đ của nguyên tố X<br />

• M X : KLNT của X<br />

• n : Số hoá trị của X<br />

Đ<br />

AB =<br />

M<br />

n<br />

AB<br />

• Đ AB : Đ của hợp chất AB<br />

• M AB : KLPT của AB<br />

• n : Số đơn vị đương lượng<br />

⇒ Số đơn vị đương lượng n thay đổi tùy theo phản ứng<br />

10


DUNG DỊCH – NỒNG ĐỘ DD<br />

ĐƯƠNG LƯỢNG HỢP CHẤT<br />

‣ AB là chất oxy hoá - khử: n là số điện tử trao đổi ứng với<br />

1 mol AB<br />

2KMnO 4 + 10FeSO 4 + 8H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + 5Fe 2 (SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 + 8H 2 O<br />

M<br />

KMnO 4 : Mn 7+ Mn 2+ : Nhận 5 e - KMnO 158,<br />

03<br />

4<br />

⇒ ĐKMnO = = = 31,<br />

6<br />

4<br />

5 5<br />

Cl 2<br />

+ 2e − → 2Cl − Đ(Cl 2<br />

) = M (Cl 2<br />

) / 2<br />

Đ(HCl) = M(HCl) / 1<br />

Cr 2<br />

O 7<br />

2−<br />

+ 6e − → 2Cr 3+ Đ(K 2<br />

Cr 2<br />

O 7<br />

) = M/ 6<br />

Đ(CrCl 3<br />

) = M / 3<br />

S 4<br />

O 6<br />

2−<br />

+ 2e − → 2S 2<br />

O 3<br />

2−<br />

Đ(Na 2<br />

S 4<br />

O 6<br />

) = M / 2<br />

Đ(Na 2<br />

S 2<br />

O 3<br />

) = M / 1<br />

Fe 2<br />

(SO 4<br />

) 3 + 2e − → 2FeSO 4<br />

Đ(FeSO 4<br />

) = M / 1<br />

Đ(Fe 2<br />

(SO 4<br />

) 3<br />

) = M / 2<br />

11


DUNG DỊCH – NỒNG ĐỘ DD<br />

ĐƯƠNG LƯỢNG HỢP CHẤT<br />

‣ AB là axit hay baz: n là số ion H + hay OH - thực sự tham<br />

gia phản ứng trong 1 mol AB.<br />

Với các axit đơn chức (HCl, HNO 3 ), baz đơn chức (NaOH,<br />

KOH hay NH 4 OH (NH 3 )) ⇒ Đ = M.<br />

Với các axit hay bazo đa chức ⇒ đương lượng tuỳ thuộc<br />

vào phản ứng.<br />

Ví dụ, với Na 2 CO 3 , có hai đương lượng khác nhau tuỳ phản ứng<br />

Na 2 CO 3 + HCl = NaHCO 3 + NaCl ⇒ Đ = M/1<br />

Na 2 CO 3 + 2HCl = NaCl + CO 2 + H 2 O ⇒ Đ = M/2<br />

12


DUNG DỊCH – NỒNG ĐỘ DD<br />

ĐƯƠNG LƯỢNG HỢP CHẤT<br />

‣ AB là hợp chất ion (muối): Đ AB là lượng AB có khả năng<br />

trao đổi với 1 mol ion mang điện tích +1 hay -1.<br />

Đ(NaCl) = M/ 1<br />

Đ(BaCl 2 ) = M / 2<br />

Đ(Fe 2<br />

(SO 4<br />

) 3<br />

) = M / 6<br />

13


DUNG DỊCH – NỒNG ĐỘ DD<br />

ĐƯƠNG LƯỢNG HỢP CHẤT<br />

‣ AB là phức chất:<br />

‣ Nếu AB là phức chất được tạo thành từ sự kết hợp ion<br />

kim loại trung tâm M n+ với các phối tử L (ligand) theo PỨ:<br />

M n+<br />

+ x L = [ML x ] m<br />

⇒ Đương lượng của phức chất (hoặc thành phần) được xác<br />

định giống ĐL của muối<br />

Ví dụ: Cu 2+ + 4 NH 3<br />

= [Cu(NH 3<br />

) 4<br />

] 2+<br />

Đ(Cu 2+ ) = M /2<br />

Đ [Cu(NH 3<br />

) 4<br />

] 2+ = M /2<br />

Đ(NH 3 ) = M / ½ = 2M<br />

14


DUNG DỊCH – NỒNG ĐỘ DD<br />

Pha trộn từ hai dung dịch đã biết nồng độ<br />

m<br />

m<br />

a<br />

b<br />

=<br />

c<br />

a<br />

−<br />

−<br />

b<br />

c<br />

+ a, b: Nồng độ % của các dung dịch ban đầu (a > b)<br />

+ c : Nồng độ % của dung dịch mong muốn<br />

+ m a , m b : Khối lượng của dung dịch nồng độ a và b<br />

Liên hệ giữa một số nồng độ thông dụng<br />

C<br />

M =<br />

C<br />

n<br />

N<br />

10. C%.<br />

d<br />

C M<br />

=<br />

M<br />

10. C%.<br />

d<br />

C N<br />

=<br />

Đ<br />

15


HOẠT ĐỘ<br />

Trong dd, các chất tan → các ion. Khi có đồng thời nhiều<br />

ion trong dd ⇒ lực tương tác ion μ<br />

⇒ Giảm khả năng hoạt động ion<br />

⇒ Ion chỉ còn hiện diện với nồng độ hiệu dụng a (thay vì c)<br />

a = f . c<br />

Công thức tính lực ion μ<br />

<br />

hoạt độ hệ số hoạt độ (phụ thuộc μ)<br />

μ =<br />

Từ μ⇒suy ra f theo các công thức nghiệm hay bảng tra<br />

trong sổ tay (sách trang 30 – 31).<br />

1<br />

2<br />

n<br />

∑<br />

i=<br />

1<br />

C i Z i<br />

2<br />

16


HOẠT ĐỘ<br />

Ví dụ : Tính hoạt độ của dung dịch KCl và của K + , Cl −<br />

trong nước có C = 0,01M<br />

Lưu ý:<br />

KCl → K + + Cl −<br />

a KCl<br />

= a K<br />

+ = a Cl<br />

− = 0,89×0,01 = 0,0089 M<br />

Dung dịch loãng ⇒ μ≈0 nên f = 1 và a = c<br />

Hoạt độ thường được ký hiệu bằng dấu ().<br />

Trong HPT, dd thường loãng nên thường lấy f =1<br />

17


QUÁ TRÌNH HOÀ TAN <strong>VÀ</strong> TẠO TỦA<br />

Quan sát các hiện tượng sau:<br />

Khi cho muối vào trong nước ⇒ muối tan ⇒ Hoà tan<br />

Khi tiếp tục cho muối vào dung dịch ⇒ dung dịch bão hòa<br />

⇒ muối không tan nữa.<br />

Khi cho bay hơi dung dịch bão hoà ⇒ muối rắn tách ra<br />

⇒ Quá trình kết tủa<br />

‣ Quá trình hòa tan và kết tủa là hai hiện tượng ngược<br />

nhau của một phản ứng thuận nghịch.<br />

AgNO 3<br />

+ NaCl ⎯<br />

⎯⎯<br />

⎯→<br />

( 1)<br />

AgCl ↓ + NaNO 3<br />

← 2)<br />

(<br />

18<br />

Theo (1) : phản ứng tạo tủa AgCl với v kt<br />

Theo (2) : phản ứng hòa tan AgCl với v ht<br />

(1) = (2) khi v kt = v ht ⇒ Hệ đạt trạng thái cân bằng


QUÁ TRÌNH HOÀ TAN <strong>VÀ</strong> TẠO TỦA<br />

AgNO 3<br />

+ NaCl<br />

← ⎯ )<br />

2)<br />

⎯→<br />

1<br />

( ⎯⎯<br />

AgCl ↓ + NaNO<br />

‣ Tại trạng thái cân bằng, tích số hoạt độ (Ag + )(Cl - ) là hằng<br />

số và được gọi là tích số tan của AgCl, ký hiệu T AgCl .<br />

T AgCl = (Ag + )(Cl - ) = a Ag+ .a Cl- .<br />

‣ Tổng quát:<br />

(<br />

19<br />

‣ Nếu là hợp chất AB: AB↓ ⇔ A n+ + B n-<br />

T AB<br />

= a A+<br />

.a B−<br />

= [A n+ ].[B n− ].f A<br />

.f B<br />

(f A<br />

,f B<br />

: hệ số hoạt độ của A,B)<br />

‣ Nếu là hợp chất A m<br />

B n<br />

: A m<br />

B n<br />

→ mA n+ + nB m−<br />

T AmBn<br />

= a An+m<br />

× a Bm−n<br />

= [A n+ ] m .[B m− ] n . f Am<br />

.f B<br />

n


QUÁ TRÌNH HOÀ TAN <strong>VÀ</strong> TẠO TỦA<br />

LIÊN HỆ GIỮA ĐỘ TAN <strong>VÀ</strong> <strong>TÍCH</strong> SỐ TAN<br />

Độ tan: Với chất điện ly ít tan, độ tan là khả năng tan tối<br />

đa → tạo thành các ion trong dung dịch.<br />

Đơn vị độ tan: g/l hay mol/l.<br />

Xét tổng quát, nếu A m<br />

B n<br />

là chất điện ly ít tan và trong dung<br />

dịch không có ion nào khác hiện diện, ta có<br />

A m<br />

B n<br />

↔ mA n+ + nB m−<br />

S mS nS<br />

Do chất ít tan nên c rất nhỏ và f ~1 ⇒ a ~ c<br />

T AmBn<br />

= [A n+ ] m .[B m− ] n<br />

S =<br />

m+<br />

n<br />

T<br />

m<br />

AmBn<br />

m n<br />

. n<br />

20


CÂN BẰNG HOÁ HỌC<br />

ĐỊNH LUẬT TÁC <strong>DỤNG</strong> KHỐI LƯỢNG<br />

‣ Thực tế, có nhiều loại phản ứng hoá học khác nhau:<br />

Phản ứng hoàn toàn: các chất phản ứng hết với nhau,<br />

ví dụ: 2H 2 + O 2 → 2H 2 O<br />

Phản ứng không hoàn toàn (thuận nghịch): phản ứng<br />

không diễn ra đến cùng ⇒ đạt cân bằng.<br />

H 2 + I 2 ⇔ 2HI<br />

‣ Với PƯ thuận nghịch, định luật tác dụng khối lượng:<br />

aA + bB ← ⎯ ⎯⎯ ⎯→<br />

1)<br />

( 2)<br />

cC + dD<br />

K<br />

=<br />

( D)<br />

( A)<br />

d<br />

a<br />

.(<br />

.(<br />

( c d c<br />

C)<br />

[ D]<br />

[ C]<br />

=<br />

b a b<br />

B)<br />

[ A]<br />

[ B]<br />

21


ĐỊNH LUẬT TÁC <strong>DỤNG</strong> ĐƯƠNG LƯỢNG<br />

‣ ĐL Danton: “Trong một phản ứng hóa học, một đương<br />

lượng của chất này chỉ thay thế hay kết hợp với<br />

một đương lượng của chất khác mà thôi”.<br />

Với phản ứng: A + B →<br />

m<br />

Ñ<br />

A<br />

A<br />

=<br />

V . C = V . C<br />

A<br />

m<br />

Ñ<br />

B<br />

B<br />

A<br />

hay<br />

B<br />

B<br />

D + E<br />

• m A , m B : khối lượng của A, B<br />

• Đ A , Đ B : đương lượng gam của A, B<br />

• V A, , V B : Thể tích của A và B tác dụng vừa đủ với nhau<br />

m<br />

m<br />

A<br />

B<br />

=<br />

Ñ<br />

Ñ<br />

A<br />

B<br />

22


CHƯƠNG III<br />

HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA<br />

<strong>CÁC</strong> CÂN BẰNG HOÁ HỌC<br />

TRONG NƯỚC<br />

1


NỘI DUNG CHÍNH<br />

Các hằng số đặc trưng quan trọng của các hệ PỨ<br />

trong dung môi nước:<br />

‣Hệ trao đổi điện tử:<br />

• Bán cân bằng oxy – hoá khử<br />

• Cân bằng oxy – hóa khử<br />

‣Hệ trao đổi tiểu phân<br />

Bán cân bằng acid – baz<br />

Bán cân bằng tạo tủa<br />

Bán cân bằng tạo phức<br />

Cân bằng trao đổi tiểu phân giữa hai đôi<br />

2


CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ<br />

BÁN CÂN BẰNG<br />

Bán cân bằng là quá trình cho nhận điện tử giữa<br />

hai dạng oxy hoá (Ox) và khử (Kh) của một đôi oxy<br />

hoá khử liên hợp.<br />

Ox + ne - ⇔ Kh<br />

‣ Theo PT Nernst, dd chứa cặp Ox – Kh có thế là:<br />

E<br />

E<br />

RT<br />

nF<br />

( Ox)<br />

ln<br />

( Kh )<br />

= o +<br />

(3.1)<br />

• R = 8,3144 J/mol. o K; T = 298,16 o K, F = 96493 Cb/mol,<br />

n là số điện tử trao đổi và (Ox) và (Kh) là hoạt độ của<br />

dạng Ox và Kh trong dd.<br />

3


CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ<br />

BÁN CÂN BẰNG<br />

‣ Khi hoạt độ = nồng độ và thế các giá trị tương ứng<br />

vào (3.1) :<br />

E<br />

0,059 [ Ox]<br />

ln<br />

n [ Kh]<br />

‣ Khi (Ox) = (Kh) = 1M thì E = E 0 .<br />

(3.2)<br />

‣E 0 là thế oxy hoá chuẩn của cặp Ox/Kh = hằng số<br />

đặc trưng cho khả năng oxy hoá hay khử của hai<br />

dạng liên hợp ở điều kiện chuẩn (25 o C, 1 atm).<br />

‣ Khi có mặt chất rắn: (a rắn ) = 1<br />

E<br />

o +<br />

‣ Khi có mặt chất khí: p khí = 1<br />

=<br />

4


CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ<br />

CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ<br />

là quá trình cho – nhận điện tử xảy ra giữa hai đôi<br />

oxy hoá khử khác nhau.<br />

2Fe 3+ + Sn 2+ ⇔ 2Fe 2+ + Sn 4+<br />

HẰNG SỐ CÂN BẰNG – DỰ ĐOÁN CHIỀU PƯ<br />

Khi trộn hai đôi Ox 1 /Kh 1 và Ox 2 /Kh 2 với nhau:<br />

n 2 Ox 1 + n 1 Kh 2<br />

← ⎯ ⎯⎯ ⎯→<br />

( 1)<br />

2)<br />

n 1 Ox 2 + n 2 Kh 1<br />

‣ Hằng số cân bằng K 1 cho biết mức độ phản ứng:<br />

(<br />

1<br />

[ Ox<br />

[ Kh<br />

n1<br />

n2<br />

2 1<br />

( 1)<br />

n2<br />

n<br />

[ Ox1]<br />

[ Kh2<br />

]<br />

K =<br />

]<br />

]<br />

5


CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ<br />

HẰNG SỐ CÂN BẰNG – DỰ ĐOÁN CHIỀU PƯ<br />

Khi chứa cùng lúc hai đôi, khi cân bằng ⇒ E 1 = E 2<br />

Áp dụng phương trình Nerst và biến đổi ta có:<br />

o o<br />

o o<br />

‣ E > 0 hay E : K(1) > 1 ⇒ PƯ theo chiều<br />

E1 −<br />

2<br />

K (1) = 10<br />

E1 ><br />

2<br />

n<br />

o o<br />

2 ( E 2<br />

E 1 −<br />

0 ,059<br />

(1) hay Ox 1 oxy hoá mạnh hơn Ox 2 và Kh 1 < Kh 2 . Ngược<br />

lại, PƯ xảy ra theo (2) và Ox 1 < Ox 2 và Kh 1 > Kh 2 .<br />

‣Trị số E o của cặp Ox/Kh → cường độ oxy hoá của<br />

Ox. Ox càng mạnh thì Kh càng yếu.<br />

1<br />

n<br />

)<br />

6


CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ<br />

HẰNG SỐ CÂN BẰNG – DỰ ĐOÁN CHIỀU PƯ<br />

K (1) = 10<br />

n<br />

1<br />

n<br />

o o<br />

2 ( 2<br />

E1<br />

− E<br />

0,059<br />

‣ Từ E o → Dự đoán chiều phản ứng khi trộn<br />

Ox 1 /Kh 1 với Ox 2 /Kh 2 :<br />

• Đôi nào có E o lớn hơn ⇒ dạng Ox của nó sẽ oxy<br />

hoá dạng Kh của cặp còn lại.<br />

Khi trộn cặp Fe 3+ /Fe 2+ (E o = 0,77 V) với Sn 4+ /Sn 2+ (E o<br />

= 0,15 V) thì phản ứng xảy ra:<br />

2Fe 3+ + Sn 2+ → 2Fe 2+ + Sn 4+<br />

)<br />

7


CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ<br />

HẰNG SỐ CÂN BẰNG – DỰ ĐOÁN CHIỀU PƯ<br />

‣ Dự đoán chiều PƯ theo E o chỉ đúng khi không có cấu<br />

tử khác tham gia vào hệ.<br />

⇒ Khi có sự tham gia của cấu tử khác (như H + ), việc dự<br />

đoán chỉ dựa vào E o có thể sai.<br />

Ví dụ: Khi H + tham gia vào BCB của đôi Ox 1 /Kh 1 :<br />

← ⎯ ⎯⎯ ⎯→<br />

( 2)<br />

+ m<br />

n 2 Ox 1 + n 1 Kh 2 + n 2 mH + n 1 Ox 2 + n 2 Kh 1 + ½n 2 mH 2 O<br />

0,059<br />

[ Ox<br />

0,059<br />

o<br />

1<br />

E<br />

1<br />

= E1<br />

+ lg + lg[ H ]<br />

n1<br />

[ Kh1<br />

] n1<br />

]<br />

o 2<br />

+<br />

0,059 [ Ox<br />

lg<br />

n [ Kh<br />

n1<br />

n2<br />

[ Ox2]<br />

[ Kh1<br />

]<br />

⇒ K ( 1) =<br />

n2<br />

n1<br />

+ mn2<br />

⇒ Phụ thuộc [H + ]<br />

[ Ox ] [ Kh ] [ H ]<br />

1<br />

2<br />

E<br />

2<br />

=<br />

E<br />

2<br />

2<br />

2<br />

]<br />

]<br />

8


CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ<br />

THẾ TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA DD CHỨA HAI ĐÔI Ox/Kh<br />

o o<br />

Khi đôi Ox 1 /Kh 1 tác dụng với Ox 2 /Kh 2 và E :<br />

E<br />

2<br />

> 1<br />

n1<br />

=<br />

n2<br />

n 2 Ox 1 + n 1 Kh 2 → n 1 Ox 2 + n 2 Kh 1<br />

‣ Nếu thêm dần Ox 1 vào Kh 2 đến khi số ĐLượng của<br />

chúng bằng nhau hoặc trộn theo số ĐL bằng nhau ⇒<br />

Điểm tương đương.<br />

‣ Thế của dd tại điểm tương đương: Thế tương đương<br />

‣ Tại điểm tương đương:<br />

n<br />

n<br />

1<br />

1<br />

[ Ox<br />

1<br />

[ Kh<br />

1<br />

] = n<br />

] = n<br />

2<br />

2<br />

[ Kh<br />

[ Ox<br />

2<br />

2<br />

] ⎫<br />

⎬ ⇒<br />

] ⎭<br />

[ Ox<br />

[ Kh<br />

1<br />

2<br />

]<br />

]<br />

=<br />

n<br />

n<br />

2<br />

1<br />

và<br />

[ Ox<br />

[ Kh<br />

2<br />

1<br />

]<br />

]<br />

9


CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ<br />

THẾ TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA DD CHỨA HAI ĐÔI Ox/Kh<br />

Taïi caân baèng: E cb<br />

= E 1<br />

= E 2<br />

= E tñ<br />

0 0,059 [ Ox<br />

1<br />

]<br />

0 [ Ox1]<br />

E td<br />

= E<br />

1<br />

+ lg hay n1E<br />

td<br />

= n1E1<br />

+ 0,059lg<br />

n [ Kh ]<br />

[ Kh ]<br />

E td<br />

= E +<br />

0<br />

2<br />

1<br />

0,059<br />

n<br />

2<br />

n<br />

E<br />

lg<br />

[ Ox<br />

[ Kh<br />

E<br />

o<br />

o<br />

1 1 2 2<br />

⇒ E tñ<br />

= +<br />

n1<br />

+ n2<br />

+<br />

n<br />

1<br />

2<br />

2<br />

]<br />

hay<br />

]<br />

[ Ox1]<br />

[ Ox2]<br />

2<br />

⋅ ⋅<br />

1<br />

[ Kh2<br />

] [ Kh1<br />

] n1<br />

n<br />

2<br />

n E<br />

td<br />

= n E +<br />

2<br />

2<br />

0<br />

2<br />

0,059 [ Ox1]<br />

[ Ox<br />

lg ⋅<br />

n1 + n2<br />

[ Kh1<br />

] [] Kh<br />

n n<br />

vì lg = lg = lg1 = 0<br />

neân E tñ =<br />

n<br />

1<br />

E<br />

n<br />

o<br />

1<br />

1<br />

+<br />

+<br />

n<br />

n<br />

2<br />

2<br />

E<br />

o<br />

2<br />

[ Ox<br />

0,059 lg<br />

[ Kh<br />

2<br />

2<br />

]<br />

]<br />

1<br />

2<br />

2<br />

]<br />

]<br />

10


CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ<br />

THẾ TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA DD CHỨA HAI ĐÔI Ox/Kh<br />

*** Khi H + có tham gia vào bán cân bằng của đôi Ox 1 /Kh 1 :<br />

n 2 Ox 1 + n 1 Kh 2 + n 2 mH + ⎯ ⎯⎯ ⎯→<br />

( 1)<br />

n 1 Ox 2 + n 2 Kh 1 + ½n 2 mH 2 O<br />

E tđ =<br />

n1<br />

E<br />

n<br />

o<br />

1<br />

1<br />

2<br />

← (2)<br />

+ o<br />

n2E2<br />

+ m<br />

+ n<br />

0,059<br />

n + n<br />

*** Khi có mặt H + và giữa Ox 1 và Kh 1 có hệ số khác nhau:<br />

n 2 Ox 1 + n 1 Kh 2 + n 2 mH + ⎯ ⎯→<br />

1)<br />

n 1 Ox 2 + n 2 pKh 1 + ½n 2 mH 2 O<br />

n<br />

n<br />

1<br />

1<br />

[ Ox<br />

[ Kh<br />

E tđ =<br />

1<br />

1<br />

] = n<br />

] = n<br />

n1<br />

E<br />

n<br />

2<br />

2<br />

o<br />

1<br />

1<br />

[ Kh<br />

2<br />

]<br />

p[<br />

Ox<br />

+ n2<br />

E<br />

+ n<br />

2<br />

2<br />

o<br />

2<br />

⎫<br />

⎬<br />

] ⎭<br />

( ⎯⎯<br />

+<br />

1<br />

2<br />

lg[<br />

H<br />

← ( 2)<br />

[ Ox<br />

1]<br />

n2<br />

[ Ox<br />

2<br />

] n1<br />

⇒ = và =<br />

[ Kh ] n [ Kh ] n p<br />

+<br />

2<br />

0,059<br />

n + n<br />

1<br />

2<br />

1<br />

⎛<br />

lg<br />

⎜[<br />

H<br />

⎝<br />

+<br />

]<br />

m<br />

1<br />

2<br />

[ Kh1]<br />

p<br />

]<br />

1−<br />

p<br />

⎞<br />

⎟<br />

⎠<br />

11


CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

BÁN CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

Là quá trình cho nhận tiểu phân p giữa hai dạng cho<br />

(D – Donor) và dạng nhận (A – acceptor) trong DD:<br />

A<br />

← ⎯ )<br />

(2)<br />

⎯→<br />

+ p ⎯⎯<br />

( 1<br />

D<br />

Áp dụng định luật tác dụng khối lượng cho bán cân bằng:<br />

‣ Theo chiều (1) → quá trình nhận tiểu phân<br />

[ D ]<br />

K (1) = β = : β là hằng số bền<br />

[ A ][ p ]<br />

‣ Theo chiều (2) → quá trình cho tiểu phân<br />

[ A][<br />

p]<br />

K (2) = k =<br />

[ D ]<br />

:k = 1/β -hằng số phân ly (không bền)<br />

12


CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

BÁN CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

Thực tế, quá trình cho nhận p có thể xảy ra theo n nấc.<br />

‣ Với từng nấc:<br />

β 1<br />

A + p ⇄ D 1 kn<br />

β 2<br />

D 1 + p ⇄ D 2<br />

K n-1<br />

D n-1 + p ⇄<br />

β n<br />

k 1<br />

D n<br />

Tổng quát, ở nấc thứ i:<br />

D i-1 + p ⇄ D i ⇒<br />

[ Di<br />

]<br />

βi<br />

=<br />

[ D ][ p]<br />

i−1<br />

β<br />

β<br />

[ D<br />

1<br />

] 1<br />

[ A ][ p ] k<br />

1<br />

= =<br />

2<br />

=<br />

[ D<br />

2<br />

]<br />

[ D ][ p ]<br />

1<br />

=<br />

[D i<br />

] = β 1<br />

.β 2<br />

….β i<br />

[ A ] [ p ] i<br />

( Vôùi i + i’ = n + 1)<br />

n<br />

1<br />

k n − 1<br />

⇒ [D 1<br />

] = β 1<br />

[ A ] [ p ]<br />

[D 2<br />

] = β 2<br />

[ D 1<br />

] [ p ] = β 1<br />

. β 2<br />

[ A ] [ p ] 2<br />

1<br />

=<br />

k<br />

i'<br />

⇒<br />

13


CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

BÁN CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

‣ Với nhiều nấc cùng lúc: Để đơn giản, xét quá trình cho<br />

nhận hai tiểu phân p cùng lúc:<br />

β 1 ,2<br />

⎯→<br />

A + 2p ←⎯ ⎯ D<br />

k 2<br />

1,2<br />

[ D2]<br />

Hằng số bền tổng cộng: β1,2<br />

=<br />

[ A][<br />

p]<br />

Tương quan giữa HS bền tổng với HS bền từng nấc:<br />

[ D1<br />

] [ D2<br />

] [ D2]<br />

β<br />

1. β2<br />

= × = = β<br />

2 1,,2<br />

[ A][<br />

p]<br />

[ D ][ p]<br />

[ A][<br />

p]<br />

Tổng quát với n nấc cùng lúc:<br />

β<br />

1, i<br />

= β . β .... β =<br />

1<br />

2<br />

i<br />

k<br />

n<br />

. k<br />

1<br />

n−1<br />

1<br />

... k<br />

i'<br />

2<br />

=<br />

1<br />

k<br />

1,2<br />

[D i<br />

] = β 1, i<br />

[A][p]<br />

Vôùi i + i’ = n + 1<br />

14


CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA <strong>CÁC</strong> BÁN CÂN BẰNG CỤ THỂ<br />

A<br />

← ⎯ )<br />

2)<br />

⎯⎯ ⎯→<br />

( 1<br />

+ p D<br />

‣ Bán cân bằng tạo phức: D là phức chất ⇒ BCB tạo phức<br />

• HSĐT theo chiều 1: β D (Hằng số bền của phức)<br />

• HSĐT theo chiều 2: k (Hằng số phân ly của phức)<br />

(<br />

15<br />

‣ Bán cân bằng axit - baz:<br />

Nếu p là H +<br />

⇒ Bán cân bằng axit – baz<br />

⎯ )<br />

⎯→<br />

( 1<br />

⎯<br />

A - + H + ← ( 2 ) HA<br />

• HA là axit, A - là baz (thuyết Bronsted – Lowry)<br />

• Đôi HA/A - được gọi là đôi axit – baz liên hợp


CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA <strong>CÁC</strong> BÁN CÂN BẰNG CỤ THỂ<br />

‣ Bán cân bằng axit - baz:<br />

*** Hằng số cân bằng axit:<br />

A - + H + ⎯→<br />

( 1)<br />

⎯ HA<br />

← 2 )<br />

(<br />

+<br />

[ H ][<br />

/ B<br />

=<br />

[ HA]<br />

• Hằng số đặc trưng theo chiều (1): β HA<br />

• Hằng số đặc trưng theo chiều (2): k HA = k axit = k a<br />

k<br />

HA<br />

=<br />

k<br />

acid<br />

=<br />

k<br />

a<br />

= k<br />

A<br />

A<br />

−<br />

]<br />

16


CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA <strong>CÁC</strong> BÁN CÂN BẰNG CỤ THỂ<br />

‣ Bán cân bằng axit - baz:<br />

***Hằng số cân bằng baz:<br />

← ⎯ )<br />

)<br />

⎯⎯ ⎯→<br />

( 1<br />

A - + H 2 O HA + OH -<br />

2<br />

(<br />

k − = k<br />

A baz<br />

β A<br />

−<br />

• Hằng số đặc trưng theo chiều (1):<br />

• Hằng số đặc trưng theo chiều (2):<br />

k<br />

A<br />

−<br />

=<br />

k<br />

baz<br />

=<br />

k<br />

b<br />

=<br />

k<br />

−<br />

[ HA][<br />

OH ] H 2O<br />

=<br />

−<br />

[ A ][ H<br />

2O]<br />

kHA<br />

=<br />

10<br />

k<br />

−14<br />

HA<br />

17


CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

<br />

HS ĐẶC TRƯNG CỦA <strong>CÁC</strong> BÁN CÂN BẰNG CỤ THỂ<br />

‣ Bán cân bằng axit - baz:<br />

Axit HA càng mạnh → k HA càng lớn →<br />

nhỏ ⇒ baz liên hợp A - càng yếu.<br />

càng<br />

Các sổ tay chỉ cho các giá trị k HA → tính − hay<br />

β HA từ các biểu thức tương quan<br />

‣ Bán cân bằng tạo tủa:<br />

• Nếu p khác H + và D là hợp chất ít tan ⇒ BCB tạo tủa.<br />

• Thực tế, PƯ tạo tủa có qua giai đoạn tạo phức: 2 bán cân<br />

bằng<br />

A + n p ← ⎯⎯ ⎯→<br />

D ← ⎯⎯ ⎯→<br />

D↓<br />

− k A<br />

k A<br />

18


CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA BÁN CÂN BẰNG CỤ THỂ<br />

‣ Bán cân bằng tạo tủa:<br />

A + n p ⎯ → ⎯ ⎯<br />

←⎯⎯<br />

D ⎯ →<br />

←⎯⎯<br />

D↓<br />

D↓<br />

• Hằng số bền của D:<br />

⎯ D<br />

• Hằng số bền của D↓:<br />

• Độ tan S: Tổng nồng độ D chuyển vào dd<br />

→ S = [D] + [A] thường S ≈ [A] vì [D] ~ 0.<br />

• Nếu D không tồn tại ở dạng phức: Từ T ST ⇒ S<br />

Với A m B n : A m B n<br />

←⎯⎯<br />

⎯→ mA n+ + nB m+<br />

β<br />

β<br />

β<br />

T AmBn<br />

= [A n+ ] m .[B m− ] n<br />

D<br />

β<br />

[ D]<br />

=<br />

[ A][<br />

p]<br />

1<br />

[ D]<br />

= D ↓<br />

n<br />

⇒<br />

⇒<br />

β<br />

D<br />

S m+<br />

n<br />

=<br />

. β =<br />

D↓<br />

T<br />

m<br />

AmBn<br />

m n<br />

. n<br />

1<br />

T<br />

ST<br />

19


CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

NỒNG ĐỘ <strong>CÁC</strong> CẤU TỬ KHI CÂN BẰNG<br />

Xét cân bằng tổng quát:<br />

A + p ←⎯⎯<br />

⎯→ D 1 + p ←⎯⎯<br />

⎯→ D 2 + p ….. ←⎯⎯<br />

⎯→ D n<br />

Khi biết nồng độ ban đầu của A (C A hay [A] o )<br />

⇒ tính được [A] và các [D i ] ở thời điểm cân bằng<br />

‣ Theo PT bảo toàn khối lượng : [A] o = [D 1 ] + [D 2 ] + …+ [D n ]<br />

Thay [D i ] = β 1,i [A].[p] i → [A] o = [A] + β 1,1 [A].[p] 1 +…+ β 1,n [A].[p] n<br />

[ A]<br />

Hay<br />

n<br />

∑<br />

i<br />

[ A ]<br />

o<br />

= [ A ].{1 + β<br />

1 , i<br />

[ p ] } = [ A ]. α<br />

=<br />

n<br />

{1<br />

+<br />

[ A]<br />

∑<br />

i = 1<br />

β<br />

i = 1<br />

A [ p ]<br />

(α A[p] : Hệ số điều kiện của A khi có p)<br />

o<br />

i<br />

1 , i<br />

[ p]<br />

}<br />

[ D ]<br />

i<br />

o<br />

=<br />

n<br />

{1<br />

[ A]<br />

+<br />

∑<br />

i = 1<br />

β<br />

1, i<br />

β<br />

[<br />

1, i<br />

p]<br />

[<br />

i<br />

p]<br />

i<br />

}<br />

20


CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

NỒNG ĐỘ <strong>CÁC</strong> CẤU TỬ KHI CÂN BẰNG<br />

‣Ví dụ: Thiết lập BT hệ số điều kiện α Y[H+] theo [H + ] của<br />

EDTA H 4 Y với k 1 = 10 -1,99 , k 2 = 10 -2,67 , k 3 = 10 -6,27 , k 4 = 10 -10,95<br />

(β<br />

⎯ ⎯ 1<br />

)<br />

← →<br />

(k ) 4<br />

(β<br />

⎯ 2 )<br />

← (k ) 3<br />

Y 4- + H + ⎯ ⎯ HY 3- HY 3- + H + ⎯ ⎯→<br />

H 2 Y 2-<br />

(β<br />

⎯ 3 )<br />

← (k ) 2<br />

(β<br />

⎯ 4<br />

)<br />

← (k ) 1<br />

H 2 Y 2- + H + ⎯<br />

⎯⎯<br />

→<br />

H 3 Y - H 3 Y - + H + ⎯ ⎯→<br />

H 4 Y<br />

β 1,1<br />

= β 1<br />

= 1/k 4<br />

= 10 10,95 β 1,2<br />

= 1/ k 3<br />

.k 4<br />

= 10 17,,22<br />

β 1,3<br />

= 1/k 2<br />

.k 3<br />

.k 4<br />

= 10 19,89 β 1,4<br />

= 1/ k 1<br />

. k 2<br />

. k 3<br />

.k 4<br />

= 10 21,89<br />

α Y(H+)<br />

= 1 + β 1,1<br />

[H + ] + β 1,2<br />

[H + ] 2 + β 1,3<br />

[H + ] 3 + β 1, 4<br />

[H + ] 4<br />

= 1 +10 10,95 .[H + ] + 10 17,22 . [H+ ] 2 + 10 19,89 . [H+ ] 3 + 10 21,89 .[H + ] 4 21


CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

NỒNG ĐỘ <strong>CÁC</strong> CẤU TỬ KHI CÂN BẰNG<br />

‣ Ví dụ: Thiết lập biểu thức hệ số điều kiện α Y[H+] theo [H + ] của<br />

EDTA H 4 Y với k 1 = 10 -1,99 , k 2 = 10 -2,67 , k 3 = 10 -6,27 , k 4 = 10 -10,95<br />

α Y(H+)<br />

= 1 + β 1,1<br />

[H + ] + β 1,2<br />

[H + ] 2 + β 1,3<br />

[H + ] 3 + β 1, 4<br />

[H + ] 4<br />

= 1 +10 10,95 .[H + ] + 10 17,22 . [H+ ] 2 + 10 19,89 . [H+ ] 3 + 10 21,89 .[H + ] 4<br />

[ Y<br />

4<br />

[ Y ]<br />

− o<br />

] = α<br />

Y(H+)<br />

[ HY<br />

10,95 +<br />

3 [ Y ] 10 [<br />

− o<br />

H<br />

] =<br />

α<br />

Y(H+)<br />

]<br />

‣<br />

[ H<br />

2<br />

Y<br />

]<br />

2 − =<br />

[ Y ]<br />

o<br />

10<br />

α<br />

17,22<br />

Y(H+)<br />

[ H<br />

4<br />

[ H<br />

+<br />

Y ] =<br />

]<br />

2<br />

[ Y ]<br />

o<br />

10<br />

α<br />

21,89<br />

Y(H+)<br />

[ H<br />

[ H<br />

3<br />

+<br />

Y<br />

]<br />

4<br />

]<br />

− =<br />

[ Y ]<br />

o<br />

10<br />

α<br />

19,89<br />

Y(H+)<br />

[ H<br />

+<br />

]<br />

3<br />

22


CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

NỒNG ĐỘ <strong>CÁC</strong> CẤU TỬ KHI CÂN BẰNG<br />

Ví dụ: Thiết lập biểu thức hệ số điều kiện α Y[H+] theo [H + ] của<br />

EDTA H 4 Y với k 1 = 10 -1,99 , k 2 = 10 -2,67 , k 3 = 10 -6,27 , k 4 = 10 -10,95<br />

pH 1 2 3 4<br />

α Y(H+)<br />

10 17,93 10 14,24 10 11,4 10 9,24<br />

pH 5 6 7 8<br />

α Y(H+)<br />

10 7,24 10 5,41 10 4,02 10 2,96<br />

‣<br />

pH 9 10 11 12<br />

α Y(H+)<br />

10 1,96 10 1,0 10 0,28 10 0,04 23


CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

KHÁI NIỆM CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

‣ là quá trình cho nhận tiểu phân p giữa hai đôi cho<br />

nhận tiểu phân.<br />

HCl + NH 3 ⇔ NH 4<br />

+<br />

+ Cl -<br />

HCl/Cl - và NH 4+ /NH 3 là hai đôi cho nhận tiểu phân H + .<br />

HẰNG SỐ CÂN BẰNG<br />

‣ Xét hai đôi cho nhận tiểu phân<br />

⎯→<br />

D 1 /A 1 : A 1 + n 1 p ←⎯⎯<br />

D 1 với<br />

D 2 /A 2 : A 2 + n 2 p ⎯→ D 2 với<br />

←⎯⎯<br />

β<br />

β<br />

D<br />

1<br />

D<br />

2<br />

=<br />

=<br />

[ A<br />

[ D<br />

1<br />

[ A<br />

][<br />

][<br />

1<br />

[ D<br />

2<br />

]<br />

p]<br />

2<br />

]<br />

n<br />

p]<br />

1<br />

n<br />

2<br />

24


CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

HẰNG SỐ CÂN BẰNG<br />

‣ Khi trộn hai đôi này với nhau → xảy ra phản ứng:<br />

n 2 A 1 + n 1 D 2<br />

← n 2 D 1 + n 1 A 2 (a)<br />

‣ Hằng số cân bằng theo chiều (1):<br />

K (1) =<br />

[ D<br />

[ A<br />

n 2<br />

‣ Từ biểu thức K(1)<br />

( β D 1<br />

)<br />

n 2<br />

1<br />

1<br />

]<br />

]<br />

n 2<br />

[ A<br />

[ D<br />

( β D 2<br />

2<br />

2<br />

)<br />

]<br />

]<br />

⎯⎯⎯ ⎯→<br />

( β<br />

n1<br />

n 2 n1n<br />

2 n1<br />

n 2<br />

[ D1<br />

] [ p]<br />

[ A2<br />

]<br />

D1<br />

=<br />

=<br />

n1 n 2 n1n<br />

2 n1<br />

n1<br />

[ A1<br />

] [ p]<br />

[ D2<br />

] ( β<br />

D<br />

)<br />

n1<br />

> : Cân bằng ưu tiên theo chiều (1)<br />

( β D 1<br />

)<br />

( β D 2<br />

)<br />

n1<br />

n 2<br />

< : Cân bằng ưu tiên theo chiều (2)<br />

2<br />

)<br />

25


CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

NỒNG ĐỘ <strong>CÁC</strong> TIỂU <strong>PHÂN</strong> Ở ĐIỂM TƯƠNG ĐƯƠNG<br />

n 2 A 1 + n 1 D 2<br />

←⎯⎯<br />

⎯→ n 2 D 1 + n 1 A 2 (a)<br />

‣ Lúc CB: n 1 [A 1 ] = n 2 [D 2 ] và n 1 [D 1 ] = n 2 [A 2 ]<br />

‣ Thay A 2 và D 2 vào biểu thức tính K(1), ta có:<br />

( β<br />

( β<br />

D1<br />

D2<br />

)<br />

)<br />

n2<br />

n1<br />

[ D<br />

=<br />

[ A<br />

1<br />

1<br />

]<br />

]<br />

(<br />

1<br />

n2<br />

n2<br />

[ D<br />

×<br />

[ A<br />

1<br />

1<br />

]<br />

]<br />

n1<br />

n1<br />

[ D<br />

=<br />

[ A<br />

1<br />

1<br />

]<br />

]<br />

n 2<br />

n1<br />

β ) β D<br />

)<br />

(<br />

2<br />

n1+<br />

n2<br />

n1+<br />

n2<br />

⇒[<br />

A<br />

n1<br />

n1+<br />

n2<br />

D2<br />

n1+<br />

n2<br />

1<br />

] = × [ D<br />

2 1]<br />

n<br />

( βD<br />

1)<br />

‣ Khi D >> : CB hoàn toàn theo chiều (1)<br />

( β<br />

)<br />

Xem [D 1 ] ≈ C A1 ≈ [A 1 ] o<br />

Khi n 1 = n 2 = 1:<br />

2 ( β<br />

2<br />

)<br />

[ A ] = D × [ A<br />

( β )<br />

2<br />

1 1]<br />

0<br />

D1<br />

⇒<br />

⇒ [ A<br />

pA<br />

1<br />

=<br />

( β<br />

)<br />

n1<br />

n1+<br />

n2<br />

D2<br />

n1+<br />

n2<br />

1<br />

] = × [ A<br />

2 1]<br />

n<br />

0<br />

( β<br />

D1)<br />

pC A<br />

1<br />

+<br />

1<br />

2<br />

β<br />

lg(<br />

β<br />

D1<br />

D2<br />

)<br />

26


CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

<strong>CÁC</strong>H BIỂU DIỄN <strong>VÀ</strong> TÍNH TOÁN TRONG THỰC TẾ<br />

‣ Thực tế, CB trao đổi tiểu phân phức tạp:<br />

n 1 và n 2 thường khác nhau và khác 1.<br />

Các loại tiểu phân của từng đôi có thể khác nhau<br />

⇒ Khó tính toán vì quá phức tạp<br />

‣ Để thuận tiện → đơn giản hoá ⇒ Quy ước:<br />

CB xảy ra giữa các cấu tử chính là cân bằng chính<br />

Các cấu tử còn lại sẽ gây ảnh hưởng đến CB chính<br />

⇒ Đưa về BCB trao đổi tiểu phân → dễ tính toán hơn.<br />

Ví dụ: PỨ FeCl 3 + Y 4- ←⎯⎯<br />

⎯→ FeY - + 3Cl - thường được biểu diễn<br />

dưới dạng Fe 3+ + Y 4- ←⎯⎯<br />

⎯→ FeY - . Lúc này, H + và Cl - được xem<br />

như tác nhân gây nhiễu lên cân bằng chính.<br />

27


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

XÉT TÍNH ĐỊNH LƯỢNG CỦA CÂN BẰNG HOÁ HỌC<br />

HAY MỨC ĐỘ HỮU HIỆU CỦA BIỆN <strong>PHÁP</strong><br />

‣ Khi dùng thuốc thử C để định lượng X → cần biết C có<br />

tác dụng hoàn toàn với X không ⇒ tính định lượng<br />

⇒ Căn cứ vào một trong hai dấu hiệu:<br />

Hằng số cân bằng K khá lớn: K ≥ 10 7 –10 8 .<br />

Nồng độ còn lại của X khá bé: [X] cl < 10 -5 –10 -6 M<br />

‣ Khi loại một cấu tử gây nhiễu Y bằng một biện pháp nào<br />

đó → xét tính hữu hiệu của pp đó:<br />

⇒ [Y] còn lại < 10 -5 –10 -6 M → đạt hiệu quả<br />

28


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

TÍNH pH CỦA MỘT DUNG DỊCH<br />

‣ Nồng độ ion H + thông qua pH: thông số quan trọng trong<br />

hoá học<br />

pH = -lg [H + ]<br />

‣ Cách thức tính: Giải PT tổng quát theo [H + ] của dung dịch<br />

cần xét.<br />

‣ PT tổng quát được rút ra từ tổ hợp:<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Phương trình trung hoà điện tích<br />

Phương trình tích số ion của nước (hay dung môi)<br />

Phương trình bảo toàn vật chất<br />

Phương trình hằng số phân ly của axit hay baz.<br />

29


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

TÍNH pH CỦA MỘT DUNG DỊCH<br />

pH của dung dịch axit<br />

‣ pH của dd axit H n<br />

A<br />

Để đơn giản → xét đơn axit HA có nồng độ đầu C HA .<br />

HA ←⎯⎯<br />

⎯→ H + + A -<br />

H 2 O ←⎯⎯<br />

⎯→ H + + OH -<br />

Thiết lập các PT để rút ra PT tổng quát theo [H + ]:<br />

k HA<br />

+<br />

[ H ][ A<br />

=<br />

[ HA]<br />

• PT hằng số cân bằng axit: (a)<br />

• PT bảo toàn khối lượng: [HA] + [A - ] = C HA (b)<br />

• PT trung hoà điện: [H + ] = [OH - ] + [A - ] (c)<br />

• PT tích số ion của nước: [H + ].[OH - ] = k H2O (d)<br />

−<br />

]<br />

30


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

pH của dung dịch axit<br />

‣ pH của dd axit H n<br />

A<br />

Từ (a), (b) và (c):<br />

−<br />

+<br />

+ [ HA]<br />

C<br />

HA<br />

−[<br />

A ] C<br />

HA<br />

−[<br />

H ] + [ OH<br />

[ H ] = kHA<br />

= k<br />

=<br />

− HA<br />

k<br />

−<br />

HA +<br />

−<br />

[ A ] [ A ]<br />

[ H ] −[<br />

OH ]<br />

k<br />

Từ (d) → [ − H 2O<br />

OH ] =<br />

+<br />

[ H ]<br />

, thế vào (e) và biến đổi, ta có<br />

[H + ] 3 + k HA<br />

[H + ] 2 –[k HA<br />

.C HA<br />

+ k H2O<br />

] [H + ] - k HA<br />

.k H2O<br />

= 0<br />

***Tổng quát với axit H n A (với k 1 , k 2 …k n ) có nồng độ đầu C o :<br />

[H + ] n+2 + k 1<br />

[H + ] n+1 + (k 1<br />

k 2<br />

–k 1<br />

C 0<br />

–10 –14 ) [H + ] n +<br />

+(k 1<br />

k 2<br />

k 3<br />

–2k 1<br />

k 2<br />

C 0<br />

–k 1<br />

.k H2O<br />

) [H + ] n-1 +<br />

+(k 1<br />

k 2<br />

k 3<br />

k 4<br />

–3 k 1<br />

k 2<br />

k 3<br />

C 0<br />

–k 1<br />

k 2<br />

k H2O<br />

) [H + ] n-2<br />

+... – k 1<br />

k 2<br />

....k n<br />

. k H2O<br />

= 0<br />

−<br />

]<br />

(e)<br />

31


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

TÍNH pH CỦA MỘT DUNG DỊCH<br />

pH của dung dịch axit<br />

‣ pH của dd chứa hai đơn axit HA 1 và HA 2<br />

Khi dd chứa đồng thời hai axit HA 1 (k 1 ) và HA 2 (k 2 )<br />

với nồng độ đầu là C 1 và C 2 , có các cân bằng:<br />

HA 1<br />

⎯→ H + + A<br />

-<br />

1<br />

←⎯⎯<br />

HA 2<br />

←⎯⎯<br />

⎯→ H + + A<br />

-<br />

2<br />

H 2 O ←⎯⎯<br />

⎯→ H + + OH -<br />

Phương trình tính pH của dd:<br />

[H + ] 4 + (k 1<br />

+ k 2<br />

) [H + ] 3 + (k 1<br />

k 2<br />

–k 1<br />

C 1<br />

–k 2<br />

C 2<br />

–10 –14 ) [H + ] 2<br />

-( (k 1<br />

+ k 2<br />

)10 -14 + C 1<br />

k 1<br />

k 2<br />

+ C 2<br />

k 1<br />

k 2<br />

) [H + ] – k 1<br />

k 2<br />

10 -14 = 0<br />

32


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

TÍNH pH CỦA MỘT DUNG DỊCH<br />

pH của dung dịch baz<br />

Cách tính pH của dd baz hoàn toàn tương tự như dd<br />

axit<br />

⇒ Phương trình tính [OH - ] hoàn toàn tương tự như<br />

phương trình tính [H + ] ở các phần trên, chỉ thay:<br />

‣ [H + ] = [OH - ]<br />

‣ k axit = k baz<br />

33


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

TÍNH pH CỦA MỘT DUNG DỊCH<br />

pH của dung dịch gồm axit – baz liên hợp<br />

‣ DD chứa axit yếu và muối của nó<br />

Nếu dd chứa axit yếu HA (nồng độ C A ) và baz liên hợp<br />

A - (nồng độ C B ) thì PT tính pH có dạng:<br />

[H + ] 3 +(C B<br />

+ k HA<br />

) [H + ] 2 -(C A<br />

k HA<br />

+ k H2O<br />

) [H + ] -k HA<br />

. k H2O<br />

= 0<br />

‣ DD chứa baz yếu và axit liên hợp của nó<br />

Nếu như dd chứa baz yếu A - (nồng độ C B ) và axit liên<br />

hợp HA (nồng độ C A ) thì PT tính pH có dạng:<br />

[OH - ] 3 + (C A<br />

+ k A<br />

) [OH - ] 2 -(C B<br />

k A<br />

+ k H2O<br />

) [OH - ] - k A<br />

.k H2O<br />

= 0<br />

34


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

MỘT SỐ CÔNG THỨC ĐƠN GIẢN TÍNH pH DD<br />

pH của một đơn axit trong nước<br />

Từ công thức tổng quát ⇒ các công thức đơn giản :<br />

Coâng thöùc ñôn giaûn<br />

Ñieàu kieän cuûa k<br />

Phaïm vi aùp duïng<br />

ÑK noàng ñoä (M)<br />

Neáu k HA<br />

vaø C HA<br />

khaù lôùn : k ≥ 10 –1 10 –6 ≤ C HA<br />

≤ 10 –2<br />

pH = - lg C HA 10 –4 ≤ k ≤10 –2 10 –6 ≤ C HA<br />

≤ 10 –5<br />

Neáu k HA<br />

khoâng quaù beù vaø<br />

[OH - ]


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

MỘT SỐ CÔNG THỨC ĐƠN GIẢN TÍNH pH DD<br />

‣pH của một diaxit trong nước<br />

Xem điacid H 2 A như một đơn acid có k HA = k 1 khi<br />

k1 3<br />

≥ 10 và 10 –3 M ≤ C ≤ 10 –1 M<br />

k<br />

2<br />

(xem thêm bảng 3.2 trang 53)<br />

Nếu k 1 và k 2 khábé(bảng 3.3 trang 53):<br />

[H + ] 2 = C o (k 1 + k 2 )<br />

‣pH của một đơn baz trong nước<br />

Tính pOH tương tự như công thức tính pH của một axit,<br />

chỉ cần thay H + bằng OH - và k axit = k baz . Ví dụ:<br />

Khi k baz rất lớn và C A -khálớn: pOH = - lgC A -<br />

Khi nước và A - phân ly không đáng kể<br />

pOH = ½pk A - – ½lg C A - hay pH = 7 + ½ pk HA + ½ lg C A -<br />

36


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

<br />

MỘT SỐ CÔNG THỨC ĐƠN GIẢN TÍNH pH DD<br />

‣ pH của dd chứa nhiều axit yếu HA 1 , HA 2 ..,HA n<br />

[ H<br />

+<br />

]<br />

2<br />

=<br />

∑<br />

i=<br />

1<br />

‣ pH của dd chứa nhiều baz yếu A 1- , A 2- ..,A n<br />

-<br />

n<br />

k<br />

HA<br />

i<br />

. C<br />

HA<br />

i<br />

[ OH<br />

−<br />

]<br />

2<br />

=<br />

n<br />

∑<br />

i=<br />

1<br />

k<br />

A<br />

−<br />

i<br />

. C<br />

A<br />

−<br />

i<br />

37


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

MỘT SỐ CÔNG THỨC ĐƠN GIẢN TÍNH pH DD<br />

‣ pH của dd đệm tạo bởi axit yếu và baz liên hợp<br />

DD có môi trường axit, [H + ] >> [OH - ]:<br />

+<br />

+ C<br />

A<br />

−[<br />

H ]<br />

[ H ] = kHA<br />

+<br />

C + [ H ]<br />

DD có môi trường baz, [OH - ] >> [H + ]:<br />

−<br />

+ C<br />

A<br />

+ [ OH<br />

[ H ] = kHA<br />

−<br />

C −[<br />

OH<br />

Nếu C A và C B >> [H + ] và [OH - ]<br />

[ H + ] = k<br />

C<br />

A<br />

HA<br />

C<br />

B<br />

hay<br />

B<br />

B<br />

pH<br />

=<br />

]<br />

]<br />

pk<br />

HA<br />

C<br />

+ lg<br />

C<br />

B<br />

A<br />

38


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

MỘT SỐ CÔNG THỨC ĐƠN GIẢN TÍNH pH DD<br />

‣ pH của dd đệm tạo bởi baz yếu và axit liên hợp<br />

Nếu C A và C B >> [H + ] và [OH - ]<br />

[ OH<br />

− ]<br />

=<br />

k<br />

A<br />

−<br />

C<br />

C<br />

B<br />

A<br />

pH<br />

B<br />

hay (**)<br />

‣ pH của dd đệm tạo thành bởi hai chất lưỡng tính<br />

Hai chất lưỡng tính axit – baz cũng tạo thành hệ đệm.<br />

Ví dụ: hệ đệm NaH 2 PO 4 và Na 2 HPO 4 . Khi C A , C B lớn hơn<br />

nhiều so với [H + ], [OH - ] thì dùng công thức (**)<br />

=<br />

pk<br />

HA<br />

C<br />

+ lg<br />

C<br />

A<br />

39


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

MỘT SỐ CÔNG THỨC ĐƠN GIẢN TÍNH pH DD<br />

‣ pH của hợp chất ion (muối)<br />

Muối tạo thành từ axit mạnh và baz mạnh (NaCl)<br />

⇒ Phân ly hoàn toàn trong nước và pH = 7 (25 o C)<br />

Muối của một axit mạnh và một baz yếu:<br />

⇒ Tương đương một axit yếu.<br />

Ví dụ: Nếu k HA không lớn và [H + ]


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

‣ pH của hợp chất ion (muối)<br />

Tính axit – baz của một số ion trong nước<br />

ion Trung tính Acid Baz<br />

Anion<br />

Cation<br />

Cl – ,l – ,Br – ,<br />

NO 3 – , ClO 4 – ,<br />

SO 4<br />

2–<br />

HSO 4 – ,H 2<br />

PO 4<br />

–<br />

Na + , K + , Li + H<br />

,<br />

+ , Al 3+ , NH 4+<br />

,<br />

Ca 2+ , Mg 2+ Zn<br />

,<br />

2+ , Cu 2+ vaø caùc<br />

Ba 2+ ion KL chuyeån<br />

tieáp khaùc<br />

OH – , HS – ,CO 3<br />

2–<br />

HCO 3 – PO 4 3– ,<br />

HPO 4 2– , S 2–<br />

CN – ,CH 3<br />

COO –<br />

[Al(H 2<br />

O) 5<br />

(OH)] 2+ 41


CHƯƠNG IV<br />

HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG ĐIỀU<br />

KIỆN CỦA <strong>CÁC</strong> CÂN BẰNG<br />

HOÁ HỌC TRONG NƯỚC<br />

1


NỘI DUNG CHÍNH<br />

• Khái niệm về cân bằng nhiễu<br />

• Hằng số đặc trưng điều kiện với các hệ<br />

phản ứng trong nước:<br />

‣ Hệ cân bằng trao đổi điện tử<br />

‣ Bán cân bằng trao đổi tiểu phân<br />

• Ứng dụng<br />

2


ĐỊNH NGHĨA<br />

CÂN BẰNG NHIỄU<br />

Cân bằng chính: C + X<br />

← ⎯ (1)<br />

2)<br />

⎯⎯<br />

(<br />

⎯→<br />

CX<br />

DD C hay X chứa thành phần khác<br />

Hiện diện các hóa chất khác<br />

Xuất hiện<br />

CB NHIỄU<br />

Cân bằng phụ<br />

Tác động<br />

Cân bằng chính<br />

[C] cb , [X] cb hay [CX] cb thay đổi<br />

Thay đổi mức độ của PƯ chính<br />

(chiều hướng, K hay )<br />

PƯ nhiễu có thể xảy ra trên C, X hay CX hoặc đồng thời<br />

3


Quy ước chung<br />

CÂN BẰNG NHIỄU<br />

‣ CB chính: biểu diễn theo hàng ngang<br />

CB phụ (nhiễu): biểu diễn hàng dọc. d<br />

‣ Khi ghép CB chính với CB nhiễu<br />

⇒ Hằng số đặc trưng điều kiện (phụ thuộc vào điều kiện<br />

phản ứng)<br />

C + X<br />

+<br />

Z<br />

K OX ↓↑<br />

A<br />

+<br />

B<br />

(Giống hằng số đặc trưng nhưng có phẩy ( K’, E’, β’ )<br />

‣ Cấu tử gây nhiễu (H + , OH - …): gọi là cấu tử Z.<br />

CX<br />

4


Quy ước chung<br />

CÂN BẰNG NHIỄU<br />

‣ Các CB nhiễu (do Z) trên một thành phần CB chính (X) là:<br />

• Cân bằng nhiễu oxy hoá – khử: K nh = K ox → [X] phụ thuộc<br />

vào K ox ⇒ HSĐTĐK liên hệ với HSĐT qua giá trị K ox .<br />

• Cân bằng nhiễu tạo tủa: [X] phụ thuộc vào T XZ↓<br />

⇒ HSĐTĐK liên hệ với HSĐT qua giá trị T XZ↓ .<br />

• Cân bằng nhiễu tạo phức: Z tạo phức X(Z 1 ), X(Z 2 )..X(Z n )<br />

với hằng số bền β X(Z)1 , β X(Z)2 … β X(Z)n<br />

⇒ HSĐTĐK liên hệ với HSĐT qua hệ số điều kiện α X(Z)<br />

với mối liên hệ giữa α X(Z) với các giá trị β X(Z)1 , β X(Z)2 … β X(Z)n :<br />

α X(Z) = 1 +<br />

n<br />

∑<br />

i=<br />

1<br />

β<br />

i<br />

1 , i[<br />

Z]<br />

5


CÂN BẰNG NHIỄU<br />

Quy ước chung<br />

‣ Các dạng cân bằng nhiễu của Z trên X:<br />

C + X<br />

+<br />

Z<br />

K OX ↓↑<br />

A<br />

+<br />

B<br />

CX<br />

Nhiễu oxy hoá khử<br />

‣ Nếu PƯ nhiễu ảnh hưởng lên mọi thành phần (VD: Z 1 lên<br />

C, Z 2 lên X và Z 3 lên CX)<br />

C + X CX<br />

+<br />

Z<br />

↓↑ T XZ<br />

XZ↓<br />

Nhiễu tạo tủa<br />

C + X CX<br />

+<br />

Z<br />

α X(Z) ↓↑<br />

X(Z) 1 ,…<br />

Nhiễu tạo phức<br />

⇒ HSĐTĐK liên hệ với HSĐT qua tất cả K nh các thành phần.<br />

6


CÂN BẰNG NHIỄU<br />

Quy ước chung<br />

‣ Nếu X bị nhiễu tạo phức đồng thời bởi Z 1 , Z 2 :<br />

C + X<br />

+<br />

CX<br />

Z 1 Z 2<br />

↓↑ ↓↑<br />

X(Z 1 ).. X(Z 2 )..<br />

⇒ HSĐK của X:<br />

n<br />

m<br />

i<br />

j<br />

αX{ Z1,<br />

Z2}<br />

1 + β1,<br />

i[<br />

Z1]<br />

+ β1,<br />

j[<br />

Z2]<br />

= αX(<br />

Z1)<br />

+ αX(<br />

Z2)<br />

−1<br />

= ∑ ∑<br />

i= 1 j=<br />

1<br />

7


CÂN BẰNG NHIỄU<br />

HSĐK α <strong>VÀ</strong> MỐI LIÊN HỆ VỚI NỒNG ĐỘ <strong>CÁC</strong> CẤU TỬ<br />

‣ Khi có CB nhiễu ⇒ Khó xác định [C], [X] và [CX]<br />

‣ Xét Z chỉ nhiễu lên X theo CB tạo phức.<br />

• [X o ]: Nồng độ X ban đầu<br />

• [X’]: Nồng độ X còn lại khi tham gia CB chính<br />

• [X]: Nồng độ X còn lại khi tham gia CB chính và CB phụ<br />

[<br />

[<br />

X<br />

X<br />

]<br />

o<br />

']<br />

= α<br />

X ( C )<br />

và<br />

[ X']<br />

[ X ]<br />

= α<br />

X ( Z )<br />

[X] ’ = [X(Z) 1 ] +…+ [X(Z) n ] + [X] và [X(Z) i ] = [X].β 1,i .[Z] i<br />

α<br />

[ X<br />

]<br />

'<br />

n<br />

= = + ∑<br />

i<br />

X ( Z )<br />

1 β1,<br />

i[<br />

Z]<br />

[ X]<br />

i=<br />

1<br />

8


CÂN BẰNG NHIỄU<br />

HSĐK α <strong>VÀ</strong> MỐI LIÊN HỆ VỚI NỒNG ĐỘ <strong>CÁC</strong> CẤU TỬ<br />

‣ α thường ≥ 1, nếu α = 1 ⇒ Z không gây nhiễu<br />

‣ Khi tính α: Bỏ qua số hạng nhỏ hơn số hạng khác 10 3 lần.<br />

‣ Khi H + , OH - không tham gia CB chính ⇒ gây nên các CB phụ<br />

tạo phức (Hệ số α (H) hay α (OH) ).<br />

ẢNH HƯỞNG CỦA CB NHIỄU LÊN CB CHÍNH<br />

Cân bằng phụ<br />

Tác động<br />

Cân bằng chính<br />

Dịch chuyển CB chính theo chiều<br />

chống lại sự thay đổi đó<br />

(nguyên lý Le Châtelier)<br />

ZnY 2- + Ca 2+ ⇔ CaY 2- + Zn 2+<br />

Phản ứng xảy ra theo chiều nghịch nhưng khi có<br />

mặt lượng lớn NH 3 ⇒ PƯ xảy ra theo chiều thuận<br />

⇒ Chống lại chiều giảm nồng độ Zn 2+<br />

+<br />

4 NH 3<br />

↓↑<br />

Zn(NH 3<br />

) 4<br />

9


CÂN BẰNG NHIỄU<br />

LƯU Ý<br />

Thực tế<br />

CB phụ xảy ra đồng thời với CB chính<br />

Chúng có ảnh hưởng tương hỗ với nhau<br />

Nồng độ CB của cấu tử phải được tính trên mối<br />

tương quan giữa CB chính và phụ<br />

Khi tính<br />

toán<br />

Coi CB nhiễu xảy ra độc lập với CB chính<br />

Xem xét ảnh hưởng CB nhiễu dễ dàng hơn<br />

Sai số khi tính toán nồng độ cấu tử<br />

10


HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG ĐIỀU KIỆN CỦA CB<br />

TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ<br />

HSĐTĐK CỦA BÁN CÂN BẰNG<br />

‣ HSĐT của bán cân bằng: thế oxy hoá chuẩn E o .<br />

‣ Có CB nhiễu ⇒ khả năng Oxh hay khử của các dạng<br />

thay đổi ⇒ HSĐTĐK là E o’ .<br />

Ảnh hưởng của pH<br />

‣ Xét phản ứng: Ox + ne - + m H + ⇔ Kh + ½ m H 2 O<br />

0 0,059 + 0,059 [ Ox]<br />

E = E + lg[ H ]<br />

m + lg (*)<br />

n<br />

n [ Kh]<br />

‣ Nếu BCB Ox + ne - ⇔ Kh bị nhiễu bởi H + :<br />

0 0,059 [ Ox]<br />

HSĐTĐK là E = E ' + lg (**)<br />

n [ Kh]<br />

‣ Từ (*) và (**) ⇒<br />

0 0 0,059 +<br />

E ' = E + lg[ H ]<br />

n<br />

m<br />

11


HSĐTĐK CỦA CB TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ<br />

HSĐTĐK CỦA BÁN CÂN BẰNG<br />

‣ Ảnh hưởng của pH<br />

Ví dụ 1:<br />

Tính thế OXH chuẩn ĐK E o ’của BCB sau ở pH 1:<br />

MnO 4<br />

-<br />

+ 5e - + 8H + ⇔ Mn 2+ + 4H 2 O (E o = 1,51 V)<br />

Ta có:<br />

pH = 1 ⇒ [H + ] = 10 -pH = 10 -1 = 0,1 M<br />

0 0,059<br />

E ' = E + lg[ H ]<br />

n<br />

0 + m<br />

−1<br />

8<br />

+ lg[10 ] = 1,42 V<br />

=<br />

1,51<br />

0,059<br />

5<br />

12


HSĐTĐK CỦA CB TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ<br />

HSĐTĐK CỦA BÁN CÂN BẰNG<br />

‣ Ảnh hưởng của pH<br />

Ví dụ 2:<br />

Xác định khả năng OXH của cặp AsO 4<br />

3-<br />

/AsO 3<br />

3-<br />

tại pH 8<br />

pH = 0,<br />

pH = 8,<br />

(biết tại pH = 0, E o’ = 0,57 V)<br />

AsO<br />

3-<br />

4 + 2e - + 2H + ⇔ AsO<br />

3-<br />

3 + H 2 O<br />

0 0 0,059 + m<br />

E ' = E + lg[ H ]<br />

n<br />

0 0' 0,059 + m<br />

⇒ E = E − lg[ H ] = 0,57 V<br />

n<br />

0 0 0,059 + m<br />

E ' = E + lg[ H ] = 0,1 V<br />

n<br />

⇒ Tinh OXH giảm nhiều<br />

13


HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG ĐIỀU KIỆN CỦA CB<br />

TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ<br />

HSĐTĐK CỦA BÁN CÂN BẰNG<br />

Ảnh hưởng của CB nhiễu tạo phức<br />

‣ Xét trường hợp tổng quát<br />

‣ Theo PT Nerst:<br />

E<br />

=<br />

E<br />

0<br />

+<br />

0,059 [ Ox]<br />

lg<br />

n [ Kh]<br />

0,059 ⎡[<br />

Ox']<br />

α<br />

+ lg⎢<br />

×<br />

n ⎢⎣<br />

[ Kh']<br />

α<br />

‣ Nếu ghép CB nhiễu với CB chính:<br />

E<br />

0<br />

' =<br />

E<br />

0<br />

=<br />

E<br />

0<br />

0,059 α<br />

− lg<br />

n α<br />

Ox + ne -<br />

+ +<br />

Ox(<br />

Z<br />

Kh(<br />

Z<br />

1<br />

2<br />

)<br />

)<br />

Kh(<br />

Z 2)<br />

Ox(<br />

Z1)<br />

E = E<br />

0 ' +<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎥⎦<br />

Kh<br />

Z 1<br />

Z 2<br />

α Ox(Z1)<br />

↓↑ α Kh(Z2)<br />

↓↑<br />

Ox(Z 1<br />

) 1<br />

,…<br />

Kh(Z 2<br />

) 1<br />

,…<br />

0,059 [ Ox']<br />

lg<br />

n [ Kh']<br />

14


HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG ĐIỀU KIỆN CỦA BCB<br />

TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ<br />

ẢNH HƯỞNG CỦA CB NHIỄU TẠO PHỨC<br />

Nhận xét<br />

1. Khi α OX(Z1) = 1: Chỉ có Kh bị nhiễu ⇒ E o ’> E o<br />

⇒ BCB dịch chuyển theo chiều từ trái sang phải<br />

⇒ Tính OXH của dạng Ox tăng.<br />

2. Khi α Kh(Z2) = 1: Chỉ có Ox bị nhiễu ⇒ E o ’< E o<br />

⇒ BCB dịch chuyển theo chiều từ phải sang trái.<br />

⇒ Tính OXH của dạng Ox giảm.<br />

3. Khi α OX(Z1) ≠ 1 và α Kh(Z2) ≠ 1<br />

⇒ Sự dịch chuyển của BCB phụ thuộc vào giá trị của<br />

α OX(Z1) và α Kh(Z2)<br />

15


HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG ĐIỀU KIỆN<br />

CỦA BCB TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ<br />

ẢNH HƯỞNG CỦA CB NHIỄU TẠO PHỨC<br />

NHẬN XÉT<br />

4. Biểu thức tính toán dùng cho trường hợp tổng quát.<br />

Nhưng khi Z 1 (hay Z 2 ) thừa nhiều so với Ox (hay Kh):<br />

⇒ Tạo phức bền nhất (có nhiều ligan nhất)<br />

⇒ Thay α bằng β của phức bền nhất<br />

0 0 0,059 βOx<br />

⇒ Biểu thức: E ' ≈ E − lg<br />

n β<br />

Kh<br />

16


HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG ĐIỀU KIỆN CỦA BCB<br />

TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ<br />

ẢNH HƯỞNG CỦA CB NHIỄU TẠO PHỨC<br />

VÍ DỤ<br />

Xét khả năng Oxh – Kh của đôi Fe 3+ + e - ⇔ Fe 2+ (E o =<br />

0,77 V) khi có mặt của anion Y 4- (EDTA) với [Y 4- ] = 1M.<br />

E<br />

Do Y 4- tạo phức bền với cả Fe 3+ và Fe 2+ nên<br />

0 0 0,059 α 3+<br />

Fe ( Y )<br />

E ' = E − lg<br />

1 α<br />

1 + β<br />

[ Y<br />

4−<br />

25,1<br />

0 0,059<br />

−<br />

FeY<br />

1 + 10<br />

' = 0,77 − lg<br />

= 0,77 − 0,059.lg<br />

4−<br />

14, 3<br />

1 1 + β 2−<br />

[ Y ]<br />

1 + 10<br />

FeY<br />

]<br />

⇒ Vậy khi có dư Y 4- , tính Oxh của Fe 3+ giảm rất mạnh.<br />

Fe<br />

2+<br />

( Y )<br />

= 0,13V<br />

17


HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG ĐIỀU KIỆN CỦA CB<br />

TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ<br />

HSĐTĐK CỦA BÁN CÂN BẰNG<br />

Ảnh hưởng của CB nhiễu tạo tủa<br />

‣ Xét trường hợp tổng quát<br />

T OX(Z1) = [Ox].[Z 1 ]<br />

T KH(Z2) = [Kh].[Z 2 ]<br />

'<br />

0 0<br />

E = E +<br />

0,059<br />

n<br />

lg<br />

Ox + ne - Kh<br />

+ +<br />

Z 1 Z 2<br />

↓↑T Ox(Z1)<br />

T<br />

T<br />

Ox(<br />

Z<br />

Kh(<br />

Z<br />

1<br />

2<br />

)<br />

)<br />

↓↑T Kh(Z2)<br />

‣ Theo PT Nerst:<br />

Ox(Z 1 )↓ Kh(Z 2 ) ↓<br />

0 0,059 [ Ox]<br />

0,059 T<br />

0<br />

Ox(<br />

Z1)<br />

[ Z2]<br />

E = E + lg = E + lg ×<br />

n [ Kh]<br />

n TKh(<br />

Z 2)<br />

[ Z1]<br />

0 0,059 [ Z2]<br />

‣ Nếu ghép CB nhiễu với CB chính: E = E ' + lg<br />

n [ Z ]<br />

1<br />

18


HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG ĐIỀU KIỆN CỦA BCB<br />

TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ<br />

Ảnh hưởng của CB nhiễu tạo tủa<br />

Ví dụ : Xét khả năng Oxh – Kh của đôi Ag + /Ag (E o = 0,80<br />

V) khi có và không có mặt Cl - với [Cl - ] = 10 -3 M biết T AgCl = 10 -10 .<br />

Ag + + e -<br />

‣ Khi không có Cl - : E o = 0,8 V +<br />

Cl<br />

‣ Khi có Cl - ↓↑T<br />

:<br />

AgCl<br />

AgCl↓<br />

TOx<br />

z<br />

T<br />

0 0 0,059 ( 1)<br />

AgCl<br />

E ' = E + lg = 0,80 + 0,059lg = 0,21V<br />

n T<br />

1<br />

Kh(<br />

Z 2)<br />

⇒ Khi [Cl - ] = 10 -3 M, tính Oxh của Ag + giảm đáng kể<br />

0 0,059 [ Z2]<br />

1<br />

E = E ' + lg = 0,21+<br />

0,059lg = 0, 39V<br />

−3<br />

n [ Z ]<br />

10<br />

1<br />

Ag<br />

19


HSĐTĐK CỦA BCB OXI HÓA KHỬ<br />

<strong>CÁC</strong> ẢNH HƯỞNG KHÁC<br />

Trong thực tế<br />

Dạng Ox và Kh<br />

của BCB<br />

Có thể bị ảnh hưởng bởi<br />

các CB nhiễu khác nhau<br />

Có thể bị ảnh hưởng bởi<br />

các cấu tử nhiễu khác nhau<br />

Bằng phương<br />

pháp tương tự<br />

Thiết lập cách tính thế Oxh<br />

chuẩn điều kiện<br />

Cho phép bỏ qua ảnh hưởng nào có giá trị<br />

nhỏ hơn các ảnh hưởng còn lại 1000 lần<br />

20


HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG ĐIỀU KIỆN<br />

CỦA CB TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ<br />

Khi HSĐT của BCB thay đổi ⇒ HSĐT của CB thay<br />

đổi.<br />

Biểu thức HSĐTĐK giống như HSĐT nhưng thêm<br />

dấu phẩy vào đại lượng bị nhiễu bởi CB nhiễu.<br />

Ví dụ:<br />

‣ Hằng số cân bằng<br />

K = 10<br />

‣ Hằng số cân bằng điều kiện<br />

K'<br />

= 10<br />

n<br />

n<br />

1<br />

1<br />

n<br />

n<br />

o o<br />

2 ( 2<br />

E1<br />

−E<br />

0,059<br />

E1<br />

' − E<br />

0,059<br />

)<br />

o o<br />

2 ( 2<br />

')<br />

21


HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG ĐIỀU KIỆN CỦA CB<br />

TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ<br />

THẾ TƯƠNG ĐƯƠNG ĐIỀU KIỆN E tđ<br />

’<br />

E tđ ’ phụ thuộc vào ảnh hưởng của cân bằng nhiễu.<br />

‣ Chỉ có đôi oxy hoá khử 1 chịu ảnh hưởng của H +<br />

0,059<br />

o<br />

n1<br />

E + o<br />

1<br />

n2<br />

E2<br />

+<br />

E<br />

’ m<br />

tđ = + lg[ H ]<br />

n1<br />

+ n2<br />

n1<br />

+ n2<br />

o<br />

n1 E1<br />

' + o<br />

n2<br />

E2<br />

0,059 +<br />

+ lg[ H ]<br />

m<br />

n1<br />

+ n2<br />

n1<br />

+ n2<br />

‣ Ngoài H + , đôi Ox/kh 1 còn chịu ảnh hưởng CB phụ khác<br />

E<br />

’<br />

tđ =<br />

‣ Ngoài H + , đôi 1 và 2 cùng chịu ảnh hưởng của CB phụ<br />

o<br />

n1 E1<br />

' + o<br />

n2<br />

E2<br />

' 0,059 +<br />

+ lg[ H ]<br />

m<br />

n1<br />

+ n2<br />

n + n<br />

E ’ = tđ 1 2<br />

22


HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG ĐIỀU KIỆN<br />

CỦA CB TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ<br />

THẾ TƯƠNG ĐƯƠNG ĐIỀU KIỆN E tđ<br />

’<br />

‣ Nếu H + ảnh hưởng lên đôi 1, CB phụ ảnh hưởng lên<br />

hai đôi và giữa dạng Ox và kh 1 có hệ số khác nhau<br />

Ox 1 + n 1 e + mH + ⇄ pKh 1 + ½ m H 2 O<br />

E tđ’ =<br />

o o<br />

1 1'<br />

n2<br />

E2<br />

'<br />

n E<br />

n<br />

1<br />

+<br />

+ n<br />

2<br />

+<br />

0,059<br />

n + n<br />

1<br />

2<br />

⎛<br />

lg<br />

⎜[<br />

H<br />

⎝<br />

+<br />

]<br />

m<br />

[ Kh]<br />

p<br />

1−<br />

p<br />

⎞<br />

⎟<br />

⎠<br />

23


HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG ĐIỀU KIỆN<br />

<br />

CỦA CB TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

Khi có CB phụ ⇒ HSĐTĐK: β →β’, k → k’.<br />

ẢNH HƯỞNG BỞI CB NHIỄU LÊN BCB TẠO T O PHỨC<br />

CB NHIỄU LÀ CÂN BẰNG TẠO PHỨC<br />

A + p D<br />

+ + +<br />

Z 1 Z 2 Z 3<br />

α A(Z1) ↓↑ α p(Z2) ↓↑ α D(Z3) ↓↑<br />

A(Z 1 ) 1 ,... p(Z 2 ) 1 ,… D(Z 3 ) 1 ,…<br />

Ta có [A’] = α A(z1) .[A] , [p’] = α p(z2) .[p] , [D’] = α D(z3) .[D]<br />

Khi ghép CB phụ với CN chính: A’ + p’ ⇔ D’<br />

[ D']<br />

[ D]<br />

α<br />

D(<br />

Z 3)<br />

α<br />

D(<br />

Z 3)<br />

β ' = = ×<br />

= β<br />

⇒ β ' = β<br />

[ A'][<br />

p']<br />

[ A][<br />

p]<br />

α α α α<br />

A(<br />

Z1)<br />

p(<br />

Z 2)<br />

A(<br />

Z1)<br />

p(<br />

Z 2)<br />

α<br />

α<br />

A(<br />

Z1)<br />

D(<br />

Z 3)<br />

α<br />

p(<br />

Z 2)<br />

24


HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG ĐIỀU KIỆN<br />

CỦA CB TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

ẢNH HƯỞNG BỞI CB NHIỄU LÊN BCB TẠO T O PHỨC<br />

CB NHIỄU LÀ CÂN BẰNG TẠO PHỨC<br />

Ví dụ<br />

Tính hằng số bền<br />

điều kiện của CuY 2-<br />

ở pH 5<br />

Cho β CuY 2- = 10 18,80 ; α Y(H) = 10 7,25 (pH = 5)<br />

Cu 2+ + Y 4- CuY 2-<br />

+ +<br />

OH - H +<br />

α Cu(OH)<br />

↓↑ α Y(H)<br />

↓↑<br />

Cu(OH) 1<br />

,… HY 3- ,…<br />

β 1,1 Cu(OH)<br />

=10 7,0 ; β 1,2 Cu(OH)2<br />

=10 13,68 ; β 1,3 Cu(OH)3 = 1017,0 ; β 1,4 Cu(OH)4<br />

= 10 18,5<br />

4<br />

α Cu(OH)<br />

= 1 + ∑ β Cu(OH)<br />

[OH] i =1+10 7,0 .10 –9 +10 13,68 .(10 –9 ) 2<br />

i=<br />

1<br />

+10 17,0 . (10 –9 ) 3 + 10 18,5 . (10 –9 ) 4 ≈ 1<br />

1<br />

1<br />

β<br />

18,8<br />

CuY<br />

' = βCuY<br />

= 10<br />

=<br />

7,25<br />

αCu(<br />

OH )<br />

αY<br />

( H )<br />

1×<br />

10<br />

10<br />

11,55<br />

25


HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG ĐIỀU KIỆN<br />

CỦA CB TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

ẢNH HƯỞNG BỞI CB NHIỄU LÊN BCB TẠO T O PHỨC<br />

CB NHIỄU LÀ CÂN BẰNG TẠO TỦA<br />

A + p D<br />

+ + +<br />

Z 1 Z 2 Z 3<br />

↓↑ T A(Z1) ↓↑ T P(Z2) ↓↑ T D(Z3)<br />

A(Z 1 )↓ p(Z 2 )↓ D(Z 3 )↓<br />

Xét TH đơn giản, chỉ có A bị nhiễu bởi Z 1 tạo A(Z 1 )<br />

Khi ghép CB phụ với CB chính: A(Z 1 )↓ + p ⇔ D + Z 1<br />

[ D][<br />

Z1 ] [ A]<br />

β<br />

D'<br />

= × = β<br />

D<br />

. TA(<br />

Z 1)<br />

[ p]<br />

[ A]<br />

Tổng quát, khi T A(Z1)


HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG ĐIỀU KIỆN CỦA<br />

CB TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

<br />

o<br />

o<br />

ẢNH HƯỞNG BỞI CB NHIỄU LÊN BCB TẠO T O TỦAT<br />

CB NHIỄU LÀ CÂN BẰNG TẠO PHỨC<br />

A + p D↓<br />

+ +<br />

Z 1 Z 2<br />

α A(Z1) ↓↑ α p(Z2) ↓↑<br />

A(Z 1 ) 1 ,… p(Z 2 ) 1 ,…<br />

HSĐT theo chiều 2 của BCB chính: T = [A].[p]<br />

Ghép CB nhiễu với CB chính ⇒ tích số tan điều kiện:<br />

T ’ = [A’].[p’] = [A].[p].α A(Z1) . α p(Z2)<br />

o<br />

⇒ T’ = T .α A( Z1)<br />

. α p( Z2)<br />

Nếu tủa D được tạo thành từ nA và mp<br />

T’ = T .α n A(Z1) . αm p (Z2)<br />

27


HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG ĐIỀU KIỆN<br />

CỦA CB TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

ẢNH HƯỞNG BỞI CB NHIỄU LÊN BCB TẠO T O TỦAT<br />

CB NHIỄU LÀ CÂN BẰNG OXH KHỬ<br />

A + p D↓<br />

+<br />

Z 1<br />

K Ox ↓↑<br />

B + C<br />

K ox tương đương với α trong CB tạo phức<br />

T’ = T .K Ox<br />

28


HSĐTĐK CỦA CB TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

<br />

ẢNH HƯỞNG BỞI CB NHIỄU LÊN BCB TẠO T O TỦAT<br />

ĐỘ TAN ĐIỀU KIỆN<br />

Xét PƯ: A m B n ⇔ m A n+ + n B m-<br />

Không có cân bằng nhiễu Có cân bằng nhiễu (T’ AmBn )<br />

Độ tan:<br />

Thực tế<br />

m + n<br />

T<br />

m<br />

Dư p → D↓ có thể tan<br />

S<br />

=<br />

A<br />

m<br />

m<br />

B<br />

n<br />

n<br />

n<br />

BCB tạo tủa có thể<br />

chứa BCB tạo phức<br />

Độ tan:<br />

S'<br />

=<br />

m + n<br />

T '<br />

m<br />

A<br />

m<br />

m<br />

B<br />

n<br />

A + p ⇔ D ⇔ D↓<br />

Độ tan S’ được tính trực<br />

tiếp từ các biểu thức<br />

n<br />

n<br />

29


HSĐTĐK CỦA CB TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

<br />

ẢNH HƯỞNG BỞI CB NHIỄU LÊN BCB TẠO TỦA<br />

ĐỘ TAN ĐIỀU KIỆN<br />

Tính S’ theo biểu<br />

thức trực tiếp<br />

Với [D i<br />

] = β 1,i<br />

[A] [p] i :<br />

[D ] = Ap = β 1,1<br />

[A] [p] 1 = β 1, 1<br />

T st<br />

[Dp 1<br />

] = Ap 2<br />

= β 1, 2<br />

[A ] [p] 2 = β 1,2<br />

T st<br />

[p] 1<br />

A + p D D↓<br />

+<br />

np<br />

↓↑<br />

Dp, Dp 2 …Dp n<br />

[Dp n-1<br />

]= Ap n<br />

= β 1,n<br />

[A ] [p] n = β 1, n<br />

T st<br />

[p ] n-1<br />

Độ tan điều kiện : S’ = [A’] = [A] + [D] + [Dp 1<br />

] +.. + [Dp n-1<br />

]<br />

S'<br />

= T<br />

st<br />

⎛<br />

⎜<br />

⎝<br />

1<br />

+ β<br />

[ p]<br />

+ β<br />

+ β<br />

... + β<br />

1<br />

2<br />

n−1<br />

1 ,1 1,2[<br />

p]<br />

1,3[<br />

p]<br />

1, n[<br />

p]<br />

⎞<br />

⎟<br />

⎠<br />

30


HSĐTĐK CỦA CB TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

<br />

<strong>CÁC</strong> ẢNH HƯỞNG KHÁC<br />

Trong thực tế<br />

Các thành phần<br />

của BCB trao đổi<br />

tiểu phân<br />

Có thể bị ảnh hưởng bởi<br />

các CB nhiễu khác nhau<br />

Có thể bị ảnh hưởng bởi<br />

các cấu tử nhiễu khác nhau<br />

Bằng phương<br />

pháp tương tự<br />

Thiết lập cách tính HSĐTĐK<br />

cho mọi trường hợp<br />

Cho phép bỏ qua ảnh hưởng nào có giá trị<br />

nhỏ hơn các ảnh hưởng còn lại 1000 lần<br />

31


HSĐTĐK CỦA CB TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

<br />

TÍNH NỒNG ĐỘ CÂN BẰNG CỦA <strong>CÁC</strong> CẤU TỬ<br />

Cách tính gần đúng<br />

• [X o ]: Nồng độ X ban đầu<br />

• [X’]: Nồng độ X còn lại khi tham gia CB chính<br />

• [X]: Nồng độ X còn lại khi tham gia CB chính và CB phụ<br />

[<br />

[<br />

X<br />

X<br />

]<br />

o<br />

']<br />

[ X ]<br />

[ X ]<br />

= α<br />

o<br />

X ( C ) và = α<br />

X ( Z )<br />

Thực tế<br />

CB phụ xảy ra đồng thời với CB chính<br />

Chúng có ảnh hưởng tương hỗ với nhau<br />

Nồng độ CB của X phải được tính trên mối<br />

tương quan giữa CB chính và phụ<br />

32


HSĐTĐK CỦA CB TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

<br />

TÍNH NỒNG ĐỘ CÂN BẰNG CỦA <strong>CÁC</strong> CẤU TỬ<br />

Ví dụ: Tính nồng độ cân bằng của các cấu tử trong dung<br />

dịch chứa Cu 2+ (10 -2 M) và Y 4- (2.10 -2 M) ở pH 5.<br />

Cu 2+ + Y 4- CuY 2-<br />

+ +<br />

OH - H +<br />

α Cu(OH)<br />

↓↑ α Y(H)<br />

↓↑<br />

Cu(OH) 1<br />

,... HY 3- ,…<br />

Tại pH 5 : α Y(H)<br />

= 10 7,25<br />

α Cu(OH)<br />

= 1 +10 7,0 .10 -9 + 10 13,68 .10 -18 + 10 17,0 .10 -27 +10 18,5 .10 -36 ≈ 1<br />

1<br />

18,8 1<br />

11,55<br />

βCuY<br />

' = βCuY<br />

= 10<br />

= 10<br />

7,25<br />

α α<br />

1×<br />

10<br />

Cu(<br />

OH )<br />

Y ( H )<br />

33


HSĐTĐK CỦA CB TRAO ĐỔI TIỂU <strong>PHÂN</strong><br />

<br />

β CuY<br />

TÍNH NỒNG ĐỘ CÂN BẰNG CỦA <strong>CÁC</strong> CẤU TỬ<br />

2−<br />

[ CuY ]<br />

' = = 10<br />

2+<br />

4−<br />

[ Cu '][ Y ']<br />

11,55<br />

C Cu<br />

: nồng độ đầu của Cu 2+<br />

C Y<br />

: nồng độ đầu của Y 4- .<br />

Theo định luật bảo toàn khối lượng:<br />

Cu 2+ + Y 4- CuY 2-<br />

+ +<br />

OH - H +<br />

α Cu(OH)<br />

↓↑ α Y(H)<br />

↓↑<br />

Cu(OH) 1<br />

,... HY 3- ,…<br />

C Cu<br />

= [CuY 2- ] + [Cu 2+ ’] ⇒ [CuY 2- ] = 10 -2 M – [Cu 2+ ’]<br />

C Y<br />

= [CuY 2- ] + [Y 4 – ’] ⇒ [Y 4 – ’] = 10 -2 M + [Cu 2+ ’]<br />

Thế [CuY 2- ] và [Y 4 – ’] vào công thức β CuY<br />

’ và biến đổi, ta được:<br />

10 11,55 [Cu 2+ ’] 2 + (1+ 10 9,55 ) [Cu 2+ ’] – 10 –2 = 0<br />

2+<br />

⇒ [Cu 2+ ’] = 10 – 6,77 M [Cu 2+ [ Cu ']<br />

⇒ ]= = 10<br />

α<br />

–6,77 M<br />

CuOH<br />

[CuY 2- ] = 10 –2 M – 10 – 6,77 M ≈ 10 –2 4−<br />

M<br />

[Y 4- [ Y ']<br />

] = =<br />

[Y 4 – ’] = 10 –2 M + 10 – 6,77 M ≈ 10 –2 M α<br />

Y ( H )<br />

10 –9,25 M<br />

34


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

LÀM TĂNG TÍNH ĐỊNH LƯỢNG CỦA CB CHÍNH<br />

HSCB K của CB<br />

chính không lớn<br />

Không có tính định lương<br />

(sai số lớn)<br />

Cân bằng phụ<br />

Tác động<br />

HSCBĐK K’ của CB tăng lên<br />

Cân bằng chính<br />

Tăng tính định lượng CB chính<br />

K’ > 10 7 –10 8 : CB được xem là có tính định lượng<br />

35


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

DÙNG CB PHỤ ĐỂ HÒA TAN TỦA KHÓ TAN<br />

Xét phản ứng: D↓<br />

← ⎯ (1)<br />

2)<br />

⎯⎯<br />

(<br />

⎯→<br />

A + p<br />

Tủa D tan khi K(1) > 10 7 -10 8<br />

K(1) = [A].[p] = T st ⇒ K(1) 10 7 –10 8 : Tủa D xem như tan hoàn toàn<br />

36


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

TÍNH pH CỦA DD CHỨA HH <strong>CÁC</strong> AXIT <strong>VÀ</strong> BAZ YẾU<br />

*** pH của dd chứa một axit yếu và một baz yếu<br />

pH dd phụ thuộc vào độ mạnh của axit yếu<br />

và của baz yếu<br />

1/ DD có tính axit (axit HA mạnh hơn độ baz của B - )<br />

• Cân bằng chính: CB của axit yếu<br />

• Cân bằng phụ: CB của Baz yếu<br />

Theo chương 3, công thức tính pH của dd axit yếu:<br />

[H + ] 2 = k HA .C HA<br />

Do CB nhiễu của baz yếu lên H + ⇒ pH vì [H + ]<br />

37


k<br />

<br />

<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

TÍNH pH CỦA DD CHỨA HH <strong>CÁC</strong> AXIT <strong>VÀ</strong> BAZ YẾU<br />

*** pH của dd chứa một axit yếu và một baz yếu<br />

1/ DD có tính axit (axit HA mạnh hơn độ baz của B - )<br />

= α<br />

HA' kHA.<br />

H ( B)<br />

+<br />

[ H '][ A<br />

=<br />

[ HA]<br />

−<br />

]<br />

+<br />

[ H '][ A<br />

≈<br />

C<br />

HA<br />

−<br />

]<br />

k HA<br />

HA H + + A –<br />

+<br />

B –<br />

α H(B) ↓↑ k HB<br />

HB<br />

Vì [H +’ ] ≈ [A - ]<br />

[H +’ ]=[H + ]. α H( B)<br />

⇒[ H +’ ] 2 = k’ HA<br />

.C HA<br />

= k HA<br />

.C HA<br />

.α H( B)<br />

⇒[ H + ] 2 .α 2 H(B) ≈ k HA .C HA .α H( B)<br />

⇒[ H + ] 2 .α H(B)<br />

= k HA<br />

.C HA<br />

+ 2 1<br />

kHAC<br />

HA<br />

[ H ] = × kHAC<br />

HA<br />

=<br />

−<br />

α H<br />

1+<br />

β [ B ]<br />

( B)<br />

HB<br />

38


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

TÍNH pH CỦA DD CHỨA HH <strong>CÁC</strong> AXIT <strong>VÀ</strong> BAZ YẾU<br />

*** pH của dd chứa một axit yếu và một baz yếu<br />

2/ DD có tính baz (baz B - mạnh hơn acid HA)<br />

[ OH<br />

Chứng minh tương tự:<br />

−<br />

]<br />

2<br />

kbC<br />

=<br />

α<br />

B<br />

OH(<br />

HA)<br />

kbCB<br />

=<br />

1+<br />

β [ HA<br />

A−<br />

]<br />

k b<br />

B - + H 2 O HB + OH –<br />

+<br />

HA<br />

α OH( HA) ↓↑ k A -<br />

A –<br />

+<br />

H 2 O<br />

39


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

TÍNH pH CỦA DD CHỨA HH <strong>CÁC</strong> AXIT <strong>VÀ</strong> BAZ YẾU<br />

*** pH của dd chứa chất lưỡng tính axit - baz<br />

Axit yếu: HA - H + + A 2-<br />

Chất lưỡng tính HA -<br />

Baz yếu: HA - + H + H 2 A<br />

1/ Tính axit của HA - mạnh hơn tính baz<br />

[ H<br />

+<br />

]<br />

2<br />

k2C<br />

=<br />

α<br />

HA−<br />

H(<br />

HA)<br />

k2C<br />

=<br />

1+<br />

β<br />

Nếu C HA<br />

/ k 1<br />

>> 1<br />

H<br />

2<br />

HA−<br />

A<br />

C<br />

HA−<br />

k2C<br />

=<br />

C<br />

1+<br />

k<br />

HA−<br />

HA−<br />

[H + ] 2 = k 1<br />

.k 2<br />

hay pH = ½(pk 1<br />

+ pk 2<br />

)<br />

1<br />

k 2<br />

HA - ⇄ H + + A 2 –<br />

+<br />

HA –<br />

α H( HA) ↓↑k 1<br />

H 2 A<br />

40


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

TÍNH pH CỦA DD CHỨA HH <strong>CÁC</strong> AXIT <strong>VÀ</strong> BAZ YẾU<br />

*** pH của dd chứa chất lưỡng tính axit - baz<br />

2/ Tính baz của HA - mạnh hơn tính axit<br />

− 2 k<br />

b 2C<br />

HA −<br />

k<br />

b 2C<br />

HA −<br />

[ OH ] = =<br />

α 1 + β C<br />

=<br />

k<br />

1<br />

OH ( HA )<br />

b 2<br />

+<br />

C<br />

C<br />

k<br />

HA −<br />

HA −<br />

b1<br />

A<br />

2−<br />

HA −<br />

Nếu C HA<br />

/ k b1<br />

>> 1<br />

⇒ [OH - ] 2 = k b1<br />

. k b2<br />

⇒ pOH = ½ (pk b1<br />

+ pk b2<br />

)<br />

hay pH = ½ (pk 1<br />

+ pk 2<br />

)<br />

k b2<br />

HA - + H 2 O ⇄ HB + OH –<br />

+<br />

HA -<br />

α OH( HA) ↓↑k b1<br />

A 2–<br />

+<br />

H 2 O<br />

41


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

TÍNH pH CỦA DD CHỨA HH <strong>CÁC</strong> AXIT <strong>VÀ</strong> BAZ YẾU<br />

3/ Tổng kết chung<br />

Từ hai trường hợp<br />

1 và 2<br />

k 1 .k 2 > 10 -14<br />

Công thức gần đúng<br />

pH = ½ (pk 1 + pk 2 )<br />

Dự đoán tính axit hay baz của dd:<br />

• DD chứa axit yếu HA và baz yếu B -<br />

• DD chất lưỡng tính axit – baz HA -<br />

DD có tính axit, CB chính là<br />

CB axit, CB phụ là CB baz<br />

k 1 .k 2 < 10 -14<br />

DD có tính baz, CB chính là<br />

CB baz, CB phụ là CB axit<br />

k 1<br />

, k 2<br />

là HS acid nấc 1 và 2 của acid H 2<br />

A (DD chất lưỡng tính HA - ) hoặc<br />

là các HS cho HA và acid liên hợp của B - nếu DD chứa acid yếu HA và<br />

baz yếu B – 42


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

TÍNH pH CỦA DD CHỨA HH <strong>CÁC</strong> AXIT <strong>VÀ</strong> BAZ YẾU<br />

*** pH của dd chứa chất lưỡng tính axit - baz<br />

Ví dụ: Dùng công thức gần đúng để tính pH của các DD sau:<br />

a) NH 4<br />

F 0,1M; b) NH 4<br />

CN 0,01 M; c)NaHCO 3<br />

0,1 M.<br />

a)a) Dung dịch NH 4<br />

F 0,1 M:<br />

DD NH 4<br />

F 0,1 M chứa acid yếu NH 4+<br />

( k NH4+<br />

= k 2<br />

= 10 –9,24 )<br />

và baz yếu F – ( có k HF<br />

= k 1<br />

= 10 –3,17 )<br />

Vì k 1<br />

.k 2<br />

= 10 – 3,17 .10 –9,24 > 10 – 14<br />

⇒ dung dịch có tính acid:<br />

pH = ½ (pk 1<br />

+ pk 2<br />

) = ½ ( 3,17 + 9,24) = 6,21<br />

43


TÍNH pH CỦA DD CHỨA HH <strong>CÁC</strong> AXIT <strong>VÀ</strong> BAZ YẾU<br />

*** pH của dd chứa chất lưỡng tính axit - baz<br />

<br />

b) Dung dịch NH 4<br />

CN 0,01 M:<br />

<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

DD chứa acid yếu NH 4+<br />

( k NH4+<br />

= k 2<br />

= 10 –9,24 ) và baz yếu CN-<br />

( có k HCN<br />

=k 1<br />

= 10 –9,21 )<br />

Vì k 1<br />

.k 2<br />

= 10 – 9,21 .10 –9,24 < 10 – 14 ⇒ dd có tính baz :<br />

pH = ½ (pk 1<br />

+ pk 2<br />

) = ½ ( 9,21 + 9,24) = 9,23<br />

c) Dung dịch NaHCO 3<br />

0,1 M:<br />

Trong dung dịch : NaHCO 3<br />

→ Na + + HCO 3<br />

–<br />

pH quyết định bởi HCO 3<br />

–<br />

là chất lưỡng tính acid – baz .<br />

H 2<br />

CO 3<br />

có k 1<br />

= 10 -6,35 ;k 2<br />

= 10 -10,32 ⇒ k 1<br />

.k 2<br />


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

TÍNH pH CỦA DD CHỨA HH <strong>CÁC</strong> AXIT <strong>VÀ</strong> BAZ YẾU<br />

*** pH của dd chứa n axit yếu và m baz yếu<br />

1/ Các axit thể hiện tính axit mạnh hơn<br />

[ H<br />

+<br />

]<br />

2<br />

=<br />

n<br />

∑<br />

i = 1<br />

α<br />

k<br />

HAi<br />

C<br />

HAi<br />

H ( B1.<br />

B 2... Bm )<br />

=<br />

1 +<br />

n<br />

∑<br />

i = 1<br />

m<br />

∑<br />

j=<br />

1<br />

2/ Các baz thể hiện tính baz mạnh hơn<br />

[ OH<br />

−<br />

]<br />

2<br />

=<br />

α<br />

m<br />

∑<br />

j=<br />

1<br />

k<br />

OH ( HA<br />

k<br />

1<br />

Bj<br />

C<br />

. HA<br />

2<br />

C<br />

Bj<br />

... HA<br />

n<br />

)<br />

=<br />

1 +<br />

m<br />

k<br />

∑<br />

j=<br />

1<br />

n<br />

∑<br />

i = 1<br />

HAi<br />

β<br />

k<br />

C<br />

HBj<br />

k<br />

Bj<br />

β<br />

C<br />

Ai<br />

HAi<br />

[ B<br />

C<br />

Bj<br />

−<br />

j<br />

[ HA<br />

3/ Các baz và axit thể hiện độ mạnh yếu xen kẽ<br />

Để đơn giản ⇒ Quy ước CB chính là CB các axit yếu<br />

i<br />

]<br />

]<br />

45


CHƯƠNG 6<br />

<strong>PHƯƠNG</strong> <strong>PHÁP</strong> <strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong><br />

KHỐI LƯỢNG<br />

Người soạn: Lâm Hoa Hùng<br />

1


NỘI Ộ<br />

DUNG CHÍNH<br />

Giới thiệu về PP Phân tích khối lượng (PTKL)<br />

‣ Nguyên tắc<br />

‣ Phân loại<br />

Phương pháp PTKL Kết tủa<br />

‣ Các giai đoạn của phương pháp<br />

‣ Các vấn ấ đề chi tiết liên quan trong từng giai i đoạn<br />

Ứng dụng<br />

2


GIỚI THIỆU CHUNG<br />

<strong>PHƯƠNG</strong> <strong>PHÁP</strong> KHỐI LƯỢNGỢ<br />

Phương pháp hoá học<br />

cổ điển<br />

‣ Độ chính xác cao<br />

‣ Không cần DD chuẩn<br />

‣ Thiết bị đơn giản<br />

Phương pháp trọng tài<br />

Nhược điểm<br />

‣ Thao tác phức tạp<br />

‣ Tốn thời gian<br />

Được thay dần bằng các<br />

pp hiện ệ đại<br />

3


<strong>PHƯƠNG</strong> <strong>PHÁP</strong> KHỐI LƯỢNG<br />

Nguyên tắc<br />

Phân loại<br />

Xác định cấu tử X dựa trên phép<br />

đo khối lượng ợ 1. Trực tiếp: tách X dưới dạng đơn chất hay<br />

hợp chất bền vàđem cân.<br />

Ví dụ: Xácđịnh độ tro<br />

2. Gián tiếp: tách X ở dạng dễ bay hơi, cân<br />

mẫuẫ<br />

trước và sau khi xử lý để xác định X<br />

Ví dụ: Xácđịnh độ ẩm, mất khi nung<br />

3. Kết tủa: chuyển ể X thànhh dạng ion trong dd<br />

và dùng thuốc thử C tách X ở dạng hợp<br />

chất ít tan CX. Cân CX → X<br />

Ví dụ: Xácđịnh SO<br />

2-<br />

4 dưới dạng BaSO 4 ↓<br />

4


<strong>PHƯƠNG</strong> <strong>PHÁP</strong> KHỐI LƯỢNG<br />

<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PPKẾT TỦA<br />

PP kết tủa: được sử dụng thông dụng nhất.<br />

Các giai đoạn chính của ppkết tủa:<br />

1. Chuẩn bị mẫu (gồm chọn mẫu đại diện, cân mẫu)<br />

2. Chuyểnể mẫuẫ thành dạng dd (mẫuẫ rắn). ắ<br />

3. Kết tủa cấu tử Xdưới dạng thích hợp (tạo tủa)<br />

4. Lọc và rửaử tủa<br />

5. Chuyển tủa sang dạng cân<br />

6. Cân<br />

Khống chế lượng mẫu ⇒ lượng cân tủa thíchhợp:<br />

- Tủa tinh thể: 0,200 – 0,500 g<br />

-Tủa vôđịnh hình:<br />

0,100 – 0,300 g<br />

5


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

GIAI ĐOẠN TẠO TỦA<br />

‣ Chọn thuốc thử Cthíchhợp ⇒ C + X ⇔ CX↓<br />

‣ Yêu cầu đối với dạng tủa:<br />

1.Bền, ít tan → Độ tan của tủa ≈ độ chính xác của cân.<br />

2.Tủa códạng tinh thể lớn → ít tan, dễ lọc, rửa<br />

3.Tủa cóđộộ<br />

tinh khiết cao → tủa tinhthể, to.<br />

4.Tủa ở dạng hợp chất xác định ⇒ dễ chuyển sang<br />

dạng cân<br />

‣ Yêu cầu đối với dạng cân:<br />

1.Tương ứng giữa thành phần và công thức hoá học.<br />

2.Bền với môitrường.<br />

6


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

GIAI ĐOẠN TẠO TỦA<br />

‣ Yêu cầu đối với thuốc thử:<br />

1. Độ chọn lọc cao → chỉ tạo ↓ với cấu tử mong muốn<br />

2. Sử dụng với lượng thừa → tủa hoàn toàn<br />

Thông thường: dư 10 – 50%<br />

Thuốc thử dễ bay hơi: dư 200 – 300%<br />

<br />

Cần thận trọng khi dư thuốc thử → tủa cóthể tan<br />

Ví dụ: Al 3+ + 3OH - ⇔ Al(OH) 3 ↓<br />

Al(OH) 3 + OH - ⇔ AlO<br />

-<br />

2 + H 2 O<br />

3. Phải loại bỏ được lượng thuốc thử dư dễ dàng<br />

4. Cho dạng cân mà % cấu tử cần xác định chiếm tỷ lệ<br />

càng nhỏ càng tốt → Giúp giảm sai số cân.<br />

7


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

GIAI ĐOẠNO TẠO TỦAỦ<br />

‣CHỌN ĐIỀU KIỆN TẠO TỦA THÍCH HỢP<br />

Cầnầ chọn điều kiện → PƯ giữa CvàX thoảả<br />

mãn:<br />

1. Kết tủa hoàn toàn C<br />

2. Tủa thu được tinh khiết và dễ lọc rữa<br />

Cần quan tâm đến các yếu tố:<br />

1. Ảnhh hưởngở củaủ dạng tủa<br />

2. Sự nhiễm bẫn kết tủa và các nguyên nhân<br />

3. Các yếu tố khác ảnh hưởng đến độ bền của tủa<br />

pH môi trường<br />

Nhiệt độ của dung dịch<br />

Các cân bằng phụ → khả năng tan tủa<br />

8


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

‣ CHỌN ĐIỀU KIỆN TẠO TỦA THÍCH HỢP<br />

1. ẢNH HƯỞNG CỦA DẠNG TỦA<br />

• Khi cho X vào C → dd quá bão hoà → kết tủa<br />

• Giai đoạn đầu tiên:Tạo mầm kết tinh(từ 4 phân tử<br />

có kích thước rất nhỏ)<br />

• Mầm kết tinh: trung tâm cho các cation và anion<br />

kết tủa trênbề mặt → mạng lưới tinhthể ba chiều<br />

⇒ Tủa tinhthể, hìnhdạng xác định.<br />

• Lượng mầm vàkíchthước của tủa phụ thuộc vào:<br />

Q − S<br />

Độ quá bão hoà =<br />

S<br />

Q: nồng độ thuốc thử sau khi trộn, ộ trước khi tạoạ mầm (mol/l)<br />

S: Độ hoà tan của tủa sau khi dạt cân bằng (mol/l)<br />

9


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

‣CHỌN ĐIỀU KIỆN TẠO TỦA THÍCH HỢP<br />

1.ẢNH HƯỞNG CỦA DẠNG TỦA<br />

• Độ quá bão hoà nhỏ → tạo mầm chậm → kích thước<br />

lớn vàcóhìnhdạng xác định ⇒ Tủa tinhthể.<br />

⇒ Tủa có độ tan lớn dễ tạo tủa tinh thể.<br />

• Độ quá bão hoà lớn → tạo mầm nhanh → liên kết yếu<br />

⇒ tủa kíchthước nhỏ, vô định hình.<br />

⇒ Được tạo thành với kết tủa cóđộ tan nhỏ<br />

• Độ quá bão hoà quá cao → tạo dd keo với các hạt rất<br />

bé (10 – 100 A o ) → lọt quagiấy. DD keo đông tụ thành<br />

↓ vô định hình khi có mặt chất điện ly mạnh.<br />

⇒ Tủa vôđịnh hình: do sự đông tụ dd keo.<br />

10


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

‣ CHỌN ĐIỀU KIỆN TẠO TỦA THÍCH HỢP<br />

1. ẢNH HƯỞNG CỦA DẠNG TỦA<br />

• Thực tế, không có ranh giới giữa rõ rệt giữa tủa<br />

tinh thể và vô định hình.<br />

• Các yếu tố ảnh hưởng đến dạng kết tủa:<br />

Bản chất kết tủa<br />

Điều kiệnệ<br />

tiến hànhkết tủa.<br />

⇒ Với cùngloại tủa, thu được tinhthể hay vô định<br />

hình là còn tùy thuộc vào điều kiện tiến hành.<br />

Ví dụ: BaSO 4 được tạo thành từ dd nước: Tinh thể<br />

BaSO 4 được tạo thành từ dd H 2 O – ethanol (30-60%):<br />

Vô định hình<br />

11


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

‣CHỌN ĐIỀU KIỆN TẠO TỦA THÍCH HỢP<br />

1.ẢNH HƯỞNG CỦA DẠNG TỦA<br />

Nếu là tủa tinh thể: to → dễ lọc, dễ rữa → giảm nhiễm<br />

bẩn → thuận lợi.<br />

• Để đạt được, , tăng S, giảm Q → giảm độ quá bão hoà.<br />

• Cần thêmmột số biện pháp khác:<br />

1. Kết tủa từ dd loãng, nóng → giảm hấp phụ các ion<br />

lạ. Thêmthuốc thử từ từ, khuấy → giảm độ quá bão<br />

hoà cục bộ.<br />

2. Kết tủa ở pH thấp, sau đó đưa về pH thích hợp.<br />

3. Làm muồi tủa một thời gianở nhiệt độ cao.<br />

4. Sử dụng pp kết tủa đồng thể<br />

12


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

‣CHỌN ĐIỀU KIỆN TẠO TỦA THÍCH HỢP<br />

1.ẢNH HƯỞNG CỦA DẠNG TỦA<br />

• Tủa vô định hình: Diện tích bề mặt riêng lớn ⇒ dễ hấp<br />

phụ chất bẩn ⇒ cần lưu ý:<br />

1.DD mẫu và thuốc thử cần nóng, đậm đặc → giảm hấp<br />

phụ và tủa ítxốp, dễ lắng.<br />

2.Thêm nhanh thuốc thử, khuấy → tránh hấp phụ bẩn.<br />

3.Thêm chất điện lymạnh vào sau khi tủa → đông tụ tủa.<br />

4.Thêm nước nóng trước khi lọc → tách tủa khỏi dd và<br />

giảm nồng độ cấu tử lạ trong dd.<br />

5.Lọc tủa ngay để tránh phản ứngg phụ (làm nguội nếu tủa<br />

tan ở nhiệt độ cao)<br />

13


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

GIAI ĐOẠN TẠO TỦA<br />

‣ CHỌN ĐIỀU KIỆN TẠO TỦA THÍCH HỢP<br />

2. SỰ NHIỄM BẨN KẾT TỦA<br />

• Tủa kéo theo tạp chất trong dd → bị nhiễm bẩn<br />

⇒ Hiện tượng cộng kết ế (kếtế<br />

tủa theo).<br />

• Các loạiạ cộngộ kết gây nhiễm bẩn:<br />

1. Hấp phụ bề mặt<br />

2. Nội cộng kết<br />

3. Cộng kết dosự hấp lưu<br />

4. Cộng kết hậu tủa<br />

14


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

CHỌN ĐIỀU KIỆN TẠO TỦA THÍCH HỢP<br />

2. SỰ NHIỄM BẨN KẾT TỦA<br />

A/ HẤP PHỤỤ<br />

BỀ MẶTẶ<br />

<br />

Hấp phụ: Hiện tượng các cấu tử ion lạ bám vào cấu<br />

tử chính.<br />

⇒ Xảy ramạnh đối với tủa keo hay tinh thể mịn.<br />

<br />

Khi hấp phụ ụ anion → kết tủa tíchđiệnệ<br />

tíchâm→<br />

hấp phụ tiếp các cation khác<br />

⇒ tủa bị nhiễm bẩn bởi tủa khác<br />

<br />

Hấp phụ có tính chọn lọc vàưu tiên.<br />

⇒ Ưu tiênhấp phụ ụ ion trong thành phần tủa hay có<br />

cùng bán kính ion với kết tủa.<br />

15


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

‣ CHỌN ĐIỀU KIỆN TẠO TỦA THÍCH HỢP<br />

2. SỰ NHIỄM BẨN KẾT TỦA<br />

A/ HẤP PHỤ BỀ MẶT<br />

Hạn chế hấp phụ bằng các biện pháp:<br />

1. Tạo tủa tinhthể to → giảm diện tíchbề mặt tủa<br />

2. Tạo tủa ở nhiệt độ cao (hấp phụ thường toả nhiệt)<br />

3. Pha loãng mẫu vàthuốc thử → giảm tạp chất<br />

4. Rửa kết tủa sau khi lọc bằng dd thích hợp:<br />

DD rửa chứa chất điện ly→ hấp phụ cạnh tranh → loại<br />

các ion nhiễm bẫn. Chất điện ly chống sự peptit hoá.<br />

16


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

GIAI ĐOẠN TẠO TỦA<br />

‣ CHỌN ĐIỀU KIỆN TẠO TỦA THÍCH HỢP<br />

2. SỰ NHIỄM BẨN KẾT TỦA<br />

B/ NỘI CỘNG KẾT<br />

Hiệnệ tượngợ nhiễm bẩn trong hạtạ tủa do phụ ụ tủa<br />

tủa theo cùng với tủa chính.<br />

Có ba dạng nội cộng kết:<br />

a/ Cộng kết đồng hình<br />

b/ Cộngộ kết do tạoạ tủa phụ ụ từ mầm tinh thể tủa<br />

chính<br />

c/ Cộng kết dotạo thành hợp chất hoá học<br />

17


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

2/ SỰ NHIỄM BẨN KẾT TỦA<br />

B/ NỘI CỘNG KẾT<br />

a/ Cộng kết đồng hình<br />

• Ion trong thành phần tủa của mạng tinh thể bị thay<br />

bằng ion khác.<br />

• Xảy ravới các ion có điện tíchvàbánkinhgiống<br />

nhau hoặc gần giống nhau.<br />

Ví dụ: Khitủa Ba 2+ bằng H 2 SO 4 và có mặt Pb 2+ ,xảy ra<br />

cộng kết đồng hình:<br />

Ba 2+ tt + Pb 2+ (dd) ⇔ Ba 2+ (dd) + Pb 2+ (tt)<br />

⇒<br />

Khắc phục cộngộ kết đồng hìnhh bằng cách kết tinh lại<br />

18


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

2. SỰ NHIỄM BẨN KẾT TỦA<br />

B/ NỘI CỘNG KẾT<br />

b/ Cộngộ kết dotạoạ tủa phụ ụ từ mầm tủa chính<br />

• Thông thường, phụ tủa không tủa<br />

• Khi có mặtặ<br />

cùng với các chất khác→ tủa theo<br />

Ví dụ: khi thêm SO<br />

2-<br />

4 vàoddBa 2+ và Fe 3+ ,xảy rahai<br />

phản ứngg tạo tủa BaSO 4 và Fe 2 2( (SO 4 4) 3 (Bình thường<br />

Fe 2 (SO 4 ) 3 tan tốt).<br />

• Khắc phục bằng cách<br />

o<br />

o<br />

Tạo phức bền với ion gây tủa phụ<br />

Chuyển ion gây bẩn sang dạng khác<br />

(chuyển Fe 3+ → Fe 2+ thì không còn tủa phụ)<br />

19


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

2. SỰ NHIỄM BẨN KẾT TỦA<br />

B/ NỘI CỘNG KẾT<br />

c/ Cộng kết do tạo thành hợp chất hoá học<br />

Ví dụ:<br />

Khi tạo tủa Ba 2+ bằng SO 2- 4 có mặt Fe 2 (SO 4 ) 3 , có<br />

thể xảy ra các phản ứng sau:<br />

• Phản ứng tạo BaSO4↓,<br />

• Fe 3+ tạo phức với SO 4<br />

2-<br />

thành [Fe(SO 4 ) 2 ] -<br />

⇒ Khả năng ă [Fe(SO 4 ) 2 ] - tác dụng với Ba 2+ tạo thànhh<br />

hợp chất bền:<br />

Ba 2+ +2[Fe(SO 4 ) 2 ] - Ba [Fe(SO 4 ) 2 ] 2 ↓<br />

20


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

2. SỰ NHIỄM BẨN KẾT TỦA<br />

C/ CỘNG KẾT DOHẤP LƯU<br />

<br />

Hiện tượng bẩn bị giữ trong tủa khi tủa lớn lên<br />

⇒ Tập trung chủ yếu ở các vị trí khuyết tật.<br />

Ví dụ: Khi tủa, BaSO 4 hấp phụ SO<br />

2-<br />

4 và hấp phụ tiếp ion<br />

đối. Khi cho nhanh Ba 2+ → kết tủa nhanh → các ion<br />

đối chưa kịp đẩy ra hết → bẩn xen kẻ trong tinh thể<br />

BaSO 4 .<br />

<br />

Hạn chế: thêm chậm thuốcố thử, tạo tủa từ dd<br />

loãng, khuấy đều hay kết tủa đồng thể<br />

21


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

2. SỰ NHIỄM BẨN KẾT TỦA<br />

D/ CỘNG KẾT HẬU TỦA<br />

Hiện tượng tủa phụ tủa theocấu tử chính khi<br />

để lâu trong dd.<br />

Ví dụ: Khitủa Cu 2+ bằng H 2 S trong môi trường axit<br />

mạnh thì ZnS tủa theo CuS nếu lâu trong dd chứa<br />

Zn 2+ .<br />

Hạn chế: lọc và rửa nhanh.<br />

22


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

‣ CHỌN ĐIỀU KIỆN TẠO TỦA THÍCH HỢP<br />

3. <strong>CÁC</strong> ẢNH HƯỞNG KHÁC<br />

DD chứa nhiều ion→ tủa tăng độ tan vì:<br />

1. Các ion (H + ,OH - ,...) có CB phụ với các ion trong tủa<br />

2. Có mặt nhiều ion→ lực iontăng ⇒ Tăng độ hoà tan.<br />

3. Thuốc thử thừa → tạo phức, tăng lực ion⇒ tăng độ tan<br />

⇒ Khống chế lượng thuốc thử hợp lý.<br />

↓ vô cơ dễ tan trong dung môi (dm) phân cực, ↓ hữu cơ<br />

(kém phân cực) dễ tan trong dm không phân cực<br />

⇒ Giảm độ tan tủa bằng dm thích hợp.<br />

Độ tan của tủa tỷ lệ nghịch với bán kính tủa<br />

Độ tan của tủa phụ thuộc vào nhiệt độ<br />

23


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

GIAI ĐOẠN LỌC <strong>VÀ</strong> RỬA TỦA<br />

‣ LỌC TỦA: nhằm tách tủa ra khỏi dd<br />

Chọn dụng cụ lọc<br />

phù hợp<br />

1. Lượng tủa<br />

2. Cách chuyển ↓ sang dạng cân<br />

1. Với tủa được nung ở nhiệt độ cao:<br />

<br />

<br />

Dùng phểu thuỷ tinh và giấy lọc không tro (Hàm<br />

lượng tro ≈ 0,03–0,05mg)<br />

Giấy lọc không tro: phân theo lỗ xốp → mịn, trung<br />

bình, lớn.<br />

2. Nếuế tủaủ dễễ bị khửử khi nung (do C) hoặc chỉỉ sấyấ ↓<br />

dưới 250 o C<br />

⇒ Dùng phểu thuỷ tinh xốp hay chung lọc gooch.<br />

Màng lọc làlớp thuỷ tinh xốp hay bột amiăng.<br />

24


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

GIAI ĐOẠN LỌC <strong>VÀ</strong> RỬA TỦA<br />

‣ RỬA TỦA<br />

Dùng dd rửa → sạch tủa. DD rửa có đặc điểm:<br />

Nóng (→ tăng giải hấp ionbẩn)<br />

Chứaứ ion chung vớiớ tủaủ chính → giảmả độ tan tủaủ<br />

Chứa lượng nhỏ axit hay baz → Giảm thuỷ phân<br />

Chứa chấtấ<br />

điện ly thích hợp (NH 4 NO 3 hay axit dễễ<br />

bay hơi) → tránh peptit hoá<br />

‣ Thực tế, ế lọc vàrửa tủa được tiếnế<br />

hành song song.<br />

‣ Quá trình rửa tủa → nhiều lần bằng cách gạn tủa với<br />

lượng nhỏ dd rửaử ⇒ sạch tủa nhưng không tan tủa<br />

25


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

GIAI ĐOẠN LỌC <strong>VÀ</strong> RỬA TỦA<br />

‣ Cách thức tiến hànhlọc –rửa tủa (hình 6.1)<br />

1. Làm muồi → tủa lắng xuống đáyy<br />

cốc<br />

2. Gạn phần lớn dd trong theo đũa thuỷ tinh.<br />

3. Rửa gạn kết tủa trong cốc 2–3lần<br />

4. Khi đã sạch → chuyển tủa vào phểu lọc<br />

5. Dùng bình tia xịt mạnh để<br />

kéo tủa cònlại vào phểu<br />

6. Lau mặt trong của cốc bằng<br />

mẫuẫ giấy lọc không tro<br />

7. Nhập chung các mẫu giấy<br />

chuyển vào vật chứa tủa<br />

8. Chuyển sang dạng cân<br />

26


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

GIAI ĐOẠN CHUYỂN TỦA SANG DẠNG CÂN<br />

‣ Dạng cân → trực tiếp được cân.<br />

<br />

<br />

Việc chuyển tủa sang dạng cân → sấy hay nung:<br />

Loại nước hấp phụ hay nước kết tinh.<br />

Chuyển hoàn toàn thành hợp chất xác định<br />

‣ Nếu chỉ loại nước hấp phụ, kết tinh⇒ sấy dưới 250 o C<br />

Ví dụ: + MgNH 4 PO 4 .6H 2 O: Làm khô bằng hỗn hợp rượu + ete<br />

+AgCl:sấy ở nhiệt độ 100 – 130 o C.<br />

‣ Khi cần, nung ở nhiệt độ từ 600 – 1200 o Ctùytheotủa<br />

– BaSO 4 → BaSO 4 : 700 – 800 o C (đủ cháy giấy lọc)<br />

– Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 : 900 o C<br />

‣ Thời giansấy và nung → khối lượng tủa không đổi<br />

27


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

GIAI ĐOẠN CÂN<br />

‣ Xác định khối lượng dạng cân<br />

‣ Cân: cân phân tích (chính xác ~ 0.01 - 1 mg).<br />

‣ Sử dụng phép cân lặp → xác định chính xác khối<br />

lượng của tủa:<br />

Bì (chứa tủa) được sấy (nung) trước ở nhiệt độ sấy<br />

(nung) tủa, để nguội (bình hút ẩm) ) → cân → m o (g).<br />

Bì + tủa được sấy (nung), để nguội, cân → m 1 (g).<br />

m 1 = m o + m↓ ⇒ m↓ = m 1 − m o<br />

28<br />

↓<br />


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

TÍNHÍ KẾTẾ QUẢẢ<br />

‣MẪU Ở DẠNG RẮN<br />

Cân a (g) mẫu, từ PPPTKL → m(g) tủa đơn chất (hợp<br />

chất)<br />

m ↓<br />

a. Dạng cân cũngũ là dạng cầnầ tính:<br />

X<br />

(%) = ×<br />

100<br />

a<br />

Ví dụ : từ 0,3200 00 g mẫu đất bằng PPPTKL thu được<br />

0,1200 g SiO 100<br />

2<br />

% SiO<br />

2<br />

= 0,1200 × =<br />

0,3200<br />

b. Dạng cân khác dạng cầnầ tính → hệ sốố chuyển ể F<br />

F<br />

→ chuyển từ KL dạng cân sang KL dạng tính<br />

M<br />

= M<br />

daïng<br />

daïng<br />

tính<br />

caân<br />

×<br />

heä<br />

soá<br />

thích<br />

hôïp<br />

X (%)<br />

( g )<br />

m<br />

↓<br />

= × F<br />

a<br />

( g )<br />

37 ,50 %<br />

× 100<br />

29


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

TÍNH KẾTẾ QUẢẢ<br />

‣ MẪU Ở DẠNG RẮN<br />

• Ví dụ 1. Định hàm lượng Si trong mẫu đất ở ví dụ trên,<br />

với dạng cân là SiO 2 = 0,1200 g:<br />

M<br />

Si<br />

100<br />

% SiO2 = 0,1200×<br />

× = 17,53%<br />

M 0,3200<br />

SiO<br />

• Ví dụ ụ 2 . Dạng ạ cân Mg 2 P 2 O 7 , dạng ạ tính Mg, MgO, MgCO 3 :<br />

2M<br />

Mg<br />

2M<br />

MgO<br />

2M<br />

MgCO<br />

F Mg = ; F MgO = ; F MgCO3 =<br />

M<br />

M<br />

M<br />

Mg<br />

2<br />

P O<br />

2<br />

7<br />

• Ví dụ 3 . Dạng cân là Fe 2 O 3 , dạng tính là Fe, Fe 3 O 4 :<br />

2M<br />

Fe<br />

F Fe = ; F Fe3O4 =<br />

M Fe2 O 3<br />

2<br />

Mg<br />

2<br />

P O<br />

2<br />

7<br />

2M Fe O<br />

3<br />

3M Fe O<br />

2<br />

4<br />

3<br />

Mg<br />

2<br />

P O<br />

2<br />

3<br />

7<br />

30


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

<br />

TÍNH KẾT QUẢ<br />

‣ MẪU Ở DẠNG RẮN<br />

Cân a (g) mẫu, hoà tan thành V(ml) dd.<br />

Lấy V X (ml) dd mẫu → xác định theo PP PTKL →<br />

m(g)tủa.<br />

Công thức xác định thành phần %X:<br />

m ↓ V<br />

% X = × × 100×<br />

a<br />

V<br />

( g)<br />

X<br />

F<br />

31


<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PP KẾT TỦA<br />

TÍNH KẾT QUẢ<br />

‣ MẪU Ở DẠNG DUNG DỊCH<br />

1. Từ V X (ml) dd mẫu, bằng PP PTKL → m(g)dạng cân:<br />

1000<br />

C<br />

X<br />

( g<br />

/<br />

l<br />

) = m ×<br />

F ×<br />

V<br />

2. Lấy V (ml) dd mẫuẫ pha loãng → V 1 (ml) dd (loãng).<br />

Lấy V X (ml) dd loãng đem PTKL → m(g)dạng cân<br />

x<br />

C<br />

X<br />

V<br />

( g / l)<br />

= m × F × 1<br />

×<br />

V<br />

1000<br />

V<br />

x<br />

32


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong> PP PTKL<br />

XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM –NƯỚCỚ KẾTẾ<br />

TINH<br />

‣ Nguyên tắc: Sấy mẫu ở nhiệt độ thích hợp để đuổi<br />

nước ra khỏi mẫu đến khi KL không đổi.<br />

<br />

<br />

Độ ẩm: Nhiệt độ sấy ~ 100 – 110 o C<br />

Nước kết tinh: Nhiệt độ sấy ~ 120 – 200 o C<br />

‣ Cách thức tiến hành:<br />

1. Sấy chén ở t o thích hợp đến KL không đổi → m o (g)<br />

2. Cho mẫu vào chén (~ 1 – 10 g), cân → m 1 (g)<br />

m 1 = m o + m mẫu<br />

3. Sấyấ chén+mẫuẫ đến khốiố lượng không đổi → m 2 (g)<br />

m 2 = m o + m ’ (m ’ :khối lượng mẫu khô)<br />

% aåm =<br />

( m<br />

maãu<br />

m<br />

− m<br />

maãu<br />

'<br />

)<br />

× 100 =<br />

m<br />

m<br />

− m<br />

1 2<br />

×<br />

1<br />

− m o<br />

100<br />

33


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong> PP PTKL<br />

XÁC ĐỊNH CHẤTẤ<br />

BAY HƠI<br />

‣ Nguyên tắc: Xử lý mẫu ở nhiệt độ cao → hàm lượng<br />

chất bayhơi<br />

<br />

Xác định CO 2 trong mẫu đá vôi: nung mẫu ở 1000 o C<br />

đến khối lượng không đổi.<br />

‣ Cách thức tiến hành:<br />

Hoàn toàn tương tự như phần xác định độ ẩm<br />

‣ Khối lượng bì (chén, cốc): m o g<br />

‣ Khối lượng bì + mẫu: m 1 = m o + m mẫu<br />

‣ Sau khi đuổi chất bay hơi đến KL không đổi: m 2 (g)<br />

m 2 = m o + m ’ (m ’ :khối lượng mẫu khô)<br />

% Chaát bay hôi<br />

( m<br />

=<br />

m<br />

maãu<br />

− m<br />

maãu<br />

'<br />

)<br />

× 100 =<br />

m<br />

m<br />

1<br />

1<br />

−<br />

−<br />

m<br />

2<br />

m o<br />

× 100<br />

34


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong> PP PTKL<br />

XÁC ĐỊNH ĐỘ TRO – MẤT KHI NUNG<br />

‣ Nguyên tắc và cách tiến hành: Tương tự như<br />

ở phần xác định chất bayhơi<br />

%<br />

ñoätro<br />

=<br />

m<br />

m<br />

2 o<br />

×<br />

1<br />

− m<br />

− m<br />

o<br />

100<br />

MKN<br />

m<br />

m<br />

−<br />

m<br />

m<br />

1 2<br />

% = ×<br />

1<br />

− o<br />

100


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong> PP PTKL<br />

ĐỊNH LƯỢNG BẰNG <strong>CÁC</strong>H TẠO TỦA<br />

‣ Nguyên tắc: Dùng thuốc thử (vô cơ hay hữu cơ) hay<br />

kết tủa đồng thể để kết tủa các cấuấ tử cầnầ xác địnhh<br />

Xác định SO<br />

2-<br />

4 :Kết tủa bằng BaCl 2 trong HCl loãng<br />

Xác định Si: Kết tủa H 2 SiO 3 bằng axit mạnh (HCl, H 2 SO 4 )<br />

‣ Sử dụng thuốc thử vô cơ<br />

Ion xác định Thuốc thử Ghi chú<br />

Ag + Cl - , Br - , I - phức (như AgCl 2-<br />

,… ) làm tan<br />

Thuốc thử dư có thể tạo<br />

tủa<br />

Cl - , Br - , I - Ag +<br />

Fe 3+<br />

NH 4<br />

OH<br />

Kết tủa vô định hình,dễ<br />

nhiễm bẩn<br />

Sr 2+ ,Ba 2+ SO<br />

2-<br />

4<br />

Dễ bị hiện tượng nội cộng kết<br />

Ca 2+ C 2<br />

O<br />

2-<br />

4<br />

36


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong> PP PTKL<br />

ĐỊNH LƯỢNG BẰNG <strong>CÁC</strong>H TẠO TỦA<br />

‣ Sử dụng thuốc thử hữu cơ<br />

• Thuốcố thửử hữu cơ có thểể kếtế tủaủ dạng thông thườngờ<br />

với cấu tử cần xácđịnh, ví dụ tetraphenylborate kali.<br />

• Thuốc thử hữu cơ tạo hợp chất nội phức không phân<br />

cực, rất kém tan, KLPTlớn với ion kim loại cần xácđịnh.<br />

ion xác định<br />

Ni 2+<br />

Al 3+ , Bi 3+ ,Cu 2+ ,Mg 2+ …<br />

Hg 2+ ,Mn 2+ , Cu 2+ , Co 2+ ,<br />

Cd 2+ , Ni 2+ ,Pb 2+ Zn 2+<br />

Thuốc thử<br />

Dimetylglyoxim<br />

8-hidroxyquinolin<br />

Anthranilic acid<br />

Ag + ,Au 3+ , Bi 3+ , Cd 2+ ,<br />

Cu 2+ ,Pb 2+ Tl 3+<br />

Mercaptobenzothiazole<br />

37


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong> PP PTKL<br />

ĐỊNH LƯỢNG BẰNG <strong>CÁC</strong>H TẠO TỦA<br />

‣ Tạo anion trong môi trường đồng tướng<br />

• Kết tủa trong môi trường đồng tướng cho kết tủa tinh thể<br />

lớn, dễ lọc, ít nhiễm bẫn ⇒ Ứng dụng rộng rãi.<br />

ion xác định<br />

ion cần<br />

dùng<br />

Hoá chất sử<br />

dụng<br />

Al 3+ ,<br />

Fe 3+ ,Zr 4+ ,Ga 3+ … OH – Urea<br />

Phản ứng g tạo ạ anion<br />

(NH 2<br />

) 2<br />

CO + 3H 2<br />

O CO 2<br />

+<br />

2NH 4+<br />

+2OH -<br />

Ti h Zr 4+ , Hf 4+ PO<br />

3-<br />

Trietylphosph (C 2<br />

H 5<br />

O) 3<br />

PO + 3H 2<br />

O 3C 2<br />

H 5<br />

OH +<br />

4<br />

at<br />

H 3<br />

PO 4<br />

Mg 2+ ,Zn 2+ , Ca 2+ C 2<br />

O<br />

2-<br />

4<br />

Etyloxalat<br />

(C 2<br />

H 5<br />

O) 2<br />

C 2<br />

O 2<br />

+ 2H 2<br />

O 2C 2<br />

H 5<br />

OH +<br />

H 2 C 2 O 4<br />

Sr 2+ , Ba 2+ , Ca 2+ SO<br />

2-<br />

4<br />

Dimetylsulfat<br />

(CH 3<br />

O) 2<br />

SO 2<br />

+ 2H 2<br />

O 2CH 3<br />

OH +<br />

SO<br />

2-<br />

4<br />

+ 2H +<br />

+2OH +CO La 2+ , Pr 2+ CO<br />

2-<br />

Trichloroaceti HC 2<br />

Cl 3<br />

O 2 - CHCl 3 2-<br />

3<br />

+<br />

3<br />

c acid<br />

H 2<br />

O<br />

38


CHƯƠNG 7<br />

<strong>PHƯƠNG</strong> <strong>PHÁP</strong> <strong>PHÂN</strong><br />

<strong>TÍCH</strong> THỂ Ể <strong>TÍCH</strong><br />

Người soạn: Lâm Hoa Hùng<br />

1


NỘI Ộ DUNG CHÍNH<br />

1. Cơ sở về PP Phân tích thể tích (PTTT)<br />

‣ Một số khái niệm mở đầu<br />

‣ Đường chuẩn độ và cách thức thành lập<br />

‣ Chất chỉ thị và các dạng chất chỉ thị<br />

2. Các cách thức chuẩn độ và cách tính kết quả<br />

3. Sai số hệ thống trong PP PTTT<br />

‣ Sai số do hằng số cân bằng, sai số thiết bị, dụng cụ.<br />

‣ Sai số chỉ thị<br />

4. Các phản ứng chuẩn ẩ độ thông dụng<br />

2


MỘT SỐ KHÁI NIỆM<br />

PP <strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong> THỂ <strong>TÍCH</strong><br />

Định lượng cấu tử Xdựa trên phép đo thể tích<br />

PƯ giữa X và C được thực hiện bằng<br />

cách nhỏ C từ từ vào DD X<br />

Sự định phân hay phép chuẩn độ<br />

0<br />

1<br />

0<br />

2<br />

0<br />

3<br />

0<br />

4<br />

0<br />

5<br />

0<br />

Burette<br />

(C)<br />

Thời điểm C tác<br />

dụng vừa hết với<br />

X<br />

Điểm tương đương (ĐTĐ)<br />

Thể tích C tại ĐTĐ là V tđ<br />

Erlen<br />

(X)<br />

Tính được C X nếu biết V X<br />

3


Điểm tương đương<br />

được xác định dựa vào sự<br />

đổi màu, xuất hiện tủa …<br />

Khi sử dụng chỉ thị<br />

MỘT SỐ KHÁI NIỆM<br />

Giúp phát hiện<br />

Chất chỉ thị<br />

Tùy điều kiện<br />

DD X cũng có thể trong buret<br />

DD C được chứa trong erlen<br />

0<br />

Dừng chuẩn độ theo sự<br />

biến đổi chỉ thị<br />

Điểm cuối (V f )<br />

• V f ≡ V tđ : Không có sai số chỉ thịị<br />

• V f ≠ V tđ : Có sai số chỉ thị<br />

4<br />

0<br />

Phản ứng chuẩn độ 5<br />

0<br />

C + X ⇄ A + B<br />

1<br />

0<br />

2<br />

0<br />

3<br />

0<br />

Burette<br />

(C)<br />

Erlen<br />

(X)<br />

4


ĐỊNH NGHĨA<br />

ĐƯỜNG CHUẨN ĐỘ<br />

Đường chuẩn độ: biểu diễn sự biến đổi một đại lượng<br />

nào đó trong quá trình chuẩn độ khi thêm thuốc thử vào<br />

<strong>CÁC</strong> <strong>CÁC</strong>H BiỂU DIỄN ĐƯỜNG CHUẨN ĐỘ<br />

• Trục tung : Biểu diễn đại lượng nồng độ hay logarit nồng độ<br />

([C], [X], lgC, lgX, pC, pX, E, pH…)<br />

• Trục hoành : Biểu diễn lượng chất chuẩn thêm vào<br />

(ml, số đương lượng hay f)<br />

f =<br />

n<br />

n<br />

C<br />

X 0<br />

•n C<br />

: số (mili) đương lượng thuốc thử C đã<br />

dùng tại thời điểm đang xét.<br />

•n X0<br />

: số(mili) ố đương lượng của X ban đầu.<br />

5


ĐƯỜNG CHUẨN ĐỘ<br />

<strong>CÁC</strong> <strong>CÁC</strong>H BiỂU DIỄN ĐƯỜNG CHUẨN ĐỘ<br />

Hai dạng đường chuẩn ẩ độ phổ ổ biếnế<br />

1) Dạng biểu diễn sự biến thiên của [X],[C],[A],[B]<br />

theo lượng chất chuẩn thêm vào<br />

[C] [X] [A]<br />

V td<br />

V C<br />

V td<br />

V C<br />

V td<br />

V C<br />

6


ĐƯỜNG CHUẨN ĐỘ<br />

<strong>CÁC</strong> <strong>CÁC</strong>H BiỂU DIỄN ĐƯỜNG CHUẨN ĐỘ<br />

Hai dạng đường chuẩn ẩ độ phổ ổ biếnế<br />

2) Dạng biểu diễn biến thiên của lg[X],lg[C],pX=-lg[X]<br />

hay pC =-log [C], pH, E theo lượng thuốc thử thêm vào<br />

Log [C]<br />

Log [X]<br />

V C (ml) V C (ml)<br />

7


ĐƯỜNG CHUẨN ĐỘ<br />

MỤC ĐÍCH - CÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

• Theo dõi sự biến đổi các chỉ tiêu lý hóa,<br />

• Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau<br />

• Giúp xác định điểm tương đương ⇒ lựa chọn chất chỉ thị<br />

• xác định độ chính xác của quá trình chuẩn độ<br />

<strong>CÁC</strong>H THÀNH LẬP ĐƯỜNG CHUẨN ĐỘ<br />

Tính theo trị số lý thuyết của C, V<br />

(PT đường chuẩn độ lý thuyết)<br />

• Mô tả chính xác, đầy đủ QT chuẩn<br />

độ mà không cần tiến hành TN.<br />

• Thu nhận từ việc tổ hợp hệ nhiều<br />

PT liên quan thành một PT duy nhất<br />

Vẽ từ trị số thực nghiệm<br />

trong quá trình chuẩn độ<br />

(đường chuẩn ẩ độ thực<br />

nghiệm)<br />

8


CHẤT CHỈ THỊ<br />

ĐỊNH NGHĨA CHẤT CHỈ THỊ (Ind hay In)<br />

là hợp chất hữu cơ hay vô cơ có cấu trúc thayđổi theonồng<br />

độ một cấu tử Z nào đó trong DD<br />

Sự thay đổi cấu ấ trúc của ủ Ind<br />

Dấu hiệu đặc trưng<br />

<strong>PHÂN</strong> LOẠI CHẤT CHỈ THỊ<br />

• Biến đổi màu sắc DD<br />

• Xuất hiện hay mất đi kết tủa<br />

Theo công dụng, cách sử dụng, bản chất hóa học<br />

• Ind Oxh – Kh, ion, hấp phụ …<br />

• Ind ngoại, Ind nội, chất ấ tự chỉ thị<br />

• Ind một màu, hai màu,<br />

Chỉ thị thuận nghịch<br />

Chỉ thị bất thuận nghịch<br />

9


CHẤT CHỈ THỊ<br />

ĐIỀU KIỆN CHỌN LỰA CHẤT CHỈ THỊ<br />

Bền và nhạy<br />

Xác định điểm cuối với độ<br />

chính xác cao<br />

Phù hợp với<br />

bản chất của<br />

các cấu tử<br />

- Dạng IndZ và Ind có tính chất khác nhau rõ rệt<br />

- Phản ứng từ Ind → IndZ hoặc ngược lại phải<br />

nhanh<br />

⇒ sự chuyển màu dung dịch nhanh.<br />

- Sự biến đổi (màu)của Indcàng gần ĐTĐ càng<br />

tốt<br />

10


CƠ CHẾ Ế CHỈ Ỉ THỊ<br />

CHẤT CHỈ THỊ<br />

CHỈ THỊ THUẬN NGHỊCH – KHOẢNG CHUYỂN MÀU<br />

Chỉ thị thuận nghịch<br />

Có sự biến đổi thuận nghịch giữa hai dạng<br />

ind và Ind-Z<br />

β i<br />

Ind + Z<br />

IndZ<br />

k i<br />

k i =<br />

[ Ind].[<br />

Z<br />

[IndZ]<br />

Trong DD, tồn tại ạ đồng g thời Ind và IndZ<br />

DD sẽ từ màu dạng này sang màu dạng kia khi<br />

[Ind]/[IndZ] từ một tỉ lệ này sang một tỉ lệ khác (ngược lại)<br />

Mỗi chất chỉ thị thuận nghịch đều có khoảng chuyển màu.<br />

11<br />

]


CƠ CHẾ Ế CHỈ Ỉ THỊ<br />

CHẤT CHỈ THỊ<br />

CHỈ THỊ THUẬN NGHỊCH – KHOẢNG CHUYỂN MÀU<br />

CHỈ THỊ OXI HÓA KHỬ Ind(Oxh) + ne - Ind(kh)<br />

Cơ cấu, màu sắc thay đổi theo khả năng cho nhận e -<br />

hay theo thế ế Oxh – Kh của môi trường<br />

DD có màu dạng Oxh khi [Ind(ox)] / [Ind(kh)] ≥ 10<br />

(và dạng Kh khi [Ind(ox)] / [Ind(kh)] ≤ 1/10)<br />

Khoảng chuyển màu ở pH xác định là<br />

Dừng CĐộ tại một trong hai<br />

đầu mút của khoảng chuyển ể<br />

màu (tùy vị trí C, X)<br />

Chuẩn độ với E tăng dần: E f<br />

E<br />

0 cm<br />

= E<br />

i<br />

±<br />

Khoảng chuyển màu<br />

0,059<br />

n<br />

E f : Chuẩn độ với E giảm dần<br />

12<br />

E


CƠ CHẾ Ế CHỈ Ỉ THỊ<br />

CHẤT CHỈ THỊ<br />

CHỈ THỊ THUẬN NGHỊCH – KHOẢNG CHUYỂN MÀU<br />

CHỈ THỊ AXIT - BAZ<br />

Là acid hay baz hữu cơ yếu và có sự thay đổi cấu trúc<br />

ion hay phân tử khi pH thay đổi<br />

Thay đổi màu sắc theo pH DD<br />

CB chỉ thị: HInd Ind + H +<br />

• DD có màu dạng trội Indkhitỷ số [Ind]/[HInd] ≥ 10<br />

• DD có màu dạng trội HInd khi tỷ số [Ind]/[HInd] ≤ 1/10<br />

Khoảng chuyển màu của dd là ∆ pH ch/m = pk i ± 1<br />

13


CHẤT CHỈ THỊ<br />

CHỈ THỊ THUẬN NGHỊCH – KHOẢNG CHUYỂN MÀU<br />

CHỈ THỊ AXIT - BAZ<br />

pH dừng Cđộ là 1 trong 2 đầu mút của khoảng chuyển màu.<br />

Thực tế, thường dừng ở pH có sự biến đổi màu rõ rệt<br />

nhất, gọi là pT (chỉ số chuẩn độ của chất chỉ thị).<br />

Chuẩn độ với pH tăng dần: pH f<br />

=pk i<br />

+1<br />

g<br />

f i<br />

pT ≈ pk i của chỉ thị<br />

pT<br />

pH<br />

Khoảng chuyển màu<br />

pH f<br />

= pk i<br />

– 1: Chuẩn độ với pH giảm dần<br />

• Thêm vào chỉ thị một chất tạo màu nền trơ<br />

Dễ quan sát thay<br />

• Sử dụng 2 chỉ thị có 2 pk i gần nhau<br />

đổi màu sắc<br />

14


CHẤT CHỈ THỊ<br />

CƠ CHẾ Ế CHỈ Ỉ THỊ<br />

CHỈ THỊ THUẬN NGHỊCH – KHOẢNG CHUYỂN MÀU<br />

CHỈ THỊ TẠO PHỨC<br />

Là chất hữu cơ có khả năng tạo phức với ion kim loại<br />

có màu khác với màu chỉ thị tự do<br />

Thay đổi màu sắc theo nồng độ ion kim loại<br />

Ind + M n+ Mind n+ n+<br />

[ Ind ]<br />

⇒ pM = lg β<br />

i<br />

+ lg<br />

[ Mind ]<br />

• DD có màu dạng trội Ind khi tỷ số [Ind]/[MInd] ≥ 3 (5)<br />

• DD có màu dạng ạ trội ộ MInd khi tỷ ỷ số [Ind]/[HInd] [ ] ≤ 1/3 (1/5)<br />

Khoảng chuyển màu của dd là ∆ pM n+ ch/m = lgβ i ± lg3<br />

15


CHẤT CHỈ THỊ<br />

CHỈ THỊ THUẬN NGHỊCH – KHOẢNG CHUYỂN MÀU<br />

CHỈ THỊ TẠO PHỨC<br />

pM n+ dừng Cđộ là 1 trong 2 đầu mút của khoảng chuyển màu.<br />

Cđộ với pM n+ tăng dần: pM f =lgβ i + lg3<br />

Khoảng chuyển màu<br />

pM n+<br />

pM f =lgβ i – lg3:Chuẩn độ với pH giảm dần<br />

Đa số chỉ thị là acid yếu H m Ind nên:<br />

H m Ind + M n+ MInd (n−m) + mH +<br />

Phức chỉ bền ở một khoảng pH nhất định<br />

Dạng H m Ind (acid) có thể khác màu với dạng<br />

Ind (baz) (màu chỉ thị thay đổi theo pH)<br />

chọn pH thích<br />

hợp khi dùng chỉ ỉ<br />

thị tạo phức<br />

16


CƠ CHẾ Ế CHỈ Ỉ THỊ<br />

CHẤT CHỈ THỊ<br />

CHỈ THỊ BẤT THUẬN NGHỊCH<br />

Giúp xác định điểm cuối QT chuẩn độ chỉ một lần duy nhất<br />

Do sự biến đổi bất thuận nghịch của thành phần hóa<br />

học, cấu tạo khi thực hiện PỨ chỉ thị<br />

Các dạng chỉ thị bất thuận nghịch<br />

Một số chất chỉ thị oxy<br />

hóa khử bị ị phân hủy hóa<br />

học trong PỨ Oxh - Kh<br />

metyl da cam, metyl đỏ,<br />

congo đỏ…<br />

Các chất chỉ thị tạo tủa<br />

Ind + M n+ MInd n ↓,<br />

T n+ MInd = [Ind][M ]<br />

Dừng chuẩn độ khi<br />

pM n+ f = lgT MInd + lg g[ [Ind] f<br />

Điểm cuối được quyết định bởi<br />

nồng độ tự do của chỉ thị<br />

17


<strong>CÁC</strong> <strong>CÁC</strong>H CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

CHUẨN ĐỘ TRỰC TIẾP<br />

Chỉ thị<br />

Thuốc thử C được cho dần vào dd chứa X<br />

điểm cuối chuẩn độ<br />

C<br />

X<br />

C + X<br />

A + B<br />

Số Đlượng của C≈ Số Đlượng của X<br />

18


<strong>CÁC</strong> <strong>CÁC</strong>H CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

CHUẨN ĐỘ NGƯỢC<br />

Cho lượng thừa thuốc thử C vào dd chứa X<br />

Chỉ thị<br />

Xác định lượng thừa Cbằng dd chuẩn C 1<br />

điểm cuối chuẩn độ<br />

C + X → A + B<br />

C + C 1<br />

→ D + E<br />

C 1 Số ố ĐL X ≈ Số ố ĐL C - Số ố ĐL C 1<br />

C<br />

X<br />

Dùng chuẩn độ ngược khi phản ứng giữa X và C:<br />

Không có chỉ thị<br />

thích hợp<br />

Cần tiến hành ở các điều kiện đặc biệt<br />

(nhiệt độ cao, thời gian tiếp xúc dài…)<br />

19


<strong>CÁC</strong> <strong>CÁC</strong>H CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

CHUẨN ĐỘ THẾ<br />

Chỉ ỉ thị<br />

Cho thừa AC 1 vào dd chứa X ⇒ lượng C 1 = lượng X<br />

Xác định lượng C 1 bằng dd chuẩn C<br />

X<br />

AC<br />

1<br />

điểm cuối chuẩn độ<br />

AC 1 +X<br />

→ AX + C<br />

C + C 1<br />

→ D + E<br />

C 1<br />

C<br />

Số đL X ≈ Số đL C ≈ Số đL C 1<br />

Dùng chuẩn độ thế khi<br />

Không có chỉ thị<br />

thích hợp cho X<br />

không có thuốc<br />

thử cho X<br />

Lưu ý:<br />

hợp chất AXphải bền<br />

hơn AC 1<br />

20


<strong>CÁC</strong> <strong>CÁC</strong>H CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

CHUẨN ĐỘ GIÁN TIẾP<br />

Chỉ thị<br />

Chuyển ể Xthà thànhmột hợp chất (kết tủa) có công thức<br />

phân tử xác định E<br />

Chuẩn ẩ độ mộtộ thành phần ầ nào đóó của ủ E bằng ằ<br />

thuốc thử C<br />

Để xác định K, chuyển Kvào<br />

hợp chất K 2 NaCo(NO 2 ) 6 ↓<br />

CĐộ Co → hàm lượng K<br />

điểm cuối chuẩn độ<br />

Để xác định Na, → thành<br />

NaMg(UO 2 )(CH 3 COO) 9 ↓<br />

hay<br />

NaZn(UO 2 2)( )(CH 3 COO) 9 ↓<br />

CĐộ Mg (Zn) → hàm lượng Na<br />

21


<strong>CÁC</strong> <strong>CÁC</strong>H CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

CHUẨN ĐỘ LIÊN TIẾP HAY <strong>PHÂN</strong> ĐOẠN<br />

Mẫu ẫ chứa nhiều ề cấu ấ tử (X 1 , X 2 , X 3 …)<br />

Cđộ bằng thuốc thử C(C)<br />

1 Xác định X 1<br />

Cđộ tiếp bằng thuốc thử C (C 2 ) Xác định X 2<br />

Cđộ tiếp bằng thuốc thử C (C 3 ) Xác định X 3<br />

Cđộ tiếp bằng thuốc thử C (C … )<br />

Xác định X …<br />

Chỉ tiến ế hành được chuẩn ẩ độ liên tiếp ế khi trong từng<br />

PƯ chuẩn độ chỉ có một cấu tử tham gia<br />

22


<strong>CÁC</strong>H TÍNH KẾT QUẢ TRONG PP THỂ <strong>TÍCH</strong><br />

BIỂU Ể THỨC Ứ TÍNH<br />

MẪU LỎNG<br />

1) Lấy V X (ml) mẫu, chuẩn độ bằng V C (ml) DD chuẩn C C :<br />

CCV C<br />

C<br />

C X C<br />

C<br />

V<br />

C<br />

C C<br />

V<br />

C<br />

M<br />

DX<br />

= ×<br />

V<br />

V V n<br />

C X = C M (X) = C(g/l) =<br />

X<br />

C X<br />

n<br />

2) Lấy ấ V(ml) mẫu ẫ đậm đặc (A) pha thành V 1 (ml) DD loãng (B) ;<br />

Cđộ V X (ml) DD loãng B được V C (ml) DD chuẩn C C :<br />

C N (ddđđ A) =<br />

C<br />

V<br />

V<br />

X<br />

V<br />

×<br />

V<br />

C C 1<br />

hoặc ặ tính theo số ố ĐL của ủ C: C(g/l) =<br />

⇒ C(g/l) = C N (ddđđ) .Đ X<br />

C<br />

X<br />

X<br />

V<br />

− 3 1000<br />

.V<br />

C<br />

× ×<br />

1<br />

VX<br />

V<br />

X<br />

C . 10<br />

× Ñ<br />

X<br />

23


<strong>CÁC</strong>H TÍNH KẾT QUẢ TRONG PP THỂ <strong>TÍCH</strong><br />

BIỂU Ể THỨC Ứ TÍNH<br />

MẪU RẮN<br />

1) Cân a(g) mẫu, hòa tan và Cđộ bằng V C (ml) dd chuẩn C C :<br />

− 3<br />

100<br />

% X =<br />

CC<br />

× VC<br />

×<br />

10 × × Đ<br />

m<br />

X<br />

2) Cân a(g) mẫu, hòa tan và định mức thành V 1 (ml) DD loãng;<br />

lấy V X (ml) DD đem chuẩn độ bằng V C (ml) dd chuẩn C C<br />

− V 100<br />

X × ×<br />

V X m<br />

3 1<br />

% = CC<br />

× VC<br />

× 10 ×<br />

VX<br />

Đ<br />

X<br />

24


<strong>CÁC</strong>H TÍNH KẾT QUẢ TRONG PP THỂ <strong>TÍCH</strong><br />

BIỂU Ể THỨC Ứ TÍNH<br />

<strong>CÁC</strong> GHI CHÚ<br />

1) Các công thức trên được áp dụng cho cách chuẩn độ trực tiếp<br />

và chuẩn độ thế.<br />

Với cách chuẩn ẩ độ ngược<br />

C C .V C = C X .V X + V C1 .C C1 ⇒ C X =<br />

C C X X C1 C1 X<br />

C<br />

C<br />

.VC<br />

− C<br />

C1.VC1<br />

V X<br />

2/ Áp dụng định luật đương lượng để tính toán khi pha loãng<br />

dung dịch từ dung dịch đậm đặc.<br />

C . V<br />

L L<br />

C đđ .V đđ = C L .V L ⇒ V đđ =<br />

C đđ<br />

Công thức này có thể áp dụng khi pha loãng các dd nồng độ mol<br />

25


<strong>CÁC</strong>H TÍNH KẾT QUẢ TRONG PP THỂ <strong>TÍCH</strong><br />

BIỂU Ể THỨC Ứ TÍNH<br />

<strong>CÁC</strong> GHI CHÚ<br />

3/ Việc tính kết quả có thể được tiến hành thông qua độ chuẩn.<br />

a) Độ chuẩn của một chất (T X ) là số g hay mg X trong 1mL dd<br />

m<br />

V<br />

( g / mL)<br />

hay T( mg / mL)<br />

× 1000<br />

T =<br />

= V<br />

m<br />

b) Độ chuẩn ẩ theo chất xác định h(T C/X ) là số ố g hay mg X tác dụng<br />

vừa đủ với 1 mL dung dịch chuẩn nồng độ C C )<br />

3<br />

−33 10 ×<br />

TC<br />

/ X<br />

C / X<br />

( g / ml ) = CC<br />

× 10 ĐX<br />

⇒ C<br />

C<br />

=<br />

ĐX<br />

T ×<br />

Ví dụ: T C/X = T HCl / NaOH = 0,0040100401<br />

g<br />

nghĩa là 0,00401 g NaOH tác dụng vừa đủ với 1 ml dd HCl 0,1 N<br />

26


CHƯƠNG 7<br />

<strong>PHƯƠNG</strong> <strong>PHÁP</strong> <strong>PHÂN</strong><br />

<strong>TÍCH</strong> THỂ Ể <strong>TÍCH</strong><br />

Người soạn: Lâm Hoa Hùng


NỘI Ộ DUNG CHÍNH<br />

1. Cơ sở về PP Phân tích thể tích (PTTT)<br />

2. Các cách thức chuẩn độ và cách tính kết quả<br />

3. Sai số hệ thống trong PP PTTT<br />

4. Các phản ứng chuẩn độ thông dụng<br />

<br />

PP chuẩn độ oxy hóa khử<br />

(PP KMnO 4 , PP K 2 Cr 2 O 7 , PP I 2 /KI)<br />

PP chuẩn độ acid – baz<br />

<br />

<br />

PP chuẩn độ tạo tủa (PP Mohr, Volhard và Fajan)<br />

PP chuẩn độ phức chất (EDTA)<br />

2


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng Oxy hóa khử<br />

Phép chuẩn độ KMnO 4<br />

Dung dịch KMnO 4 có tính oxi hoá mạnh<br />

MnO 4− +8H + +5e − → Mn 2+ +4H 2 O (a)<br />

E o =1,51V<br />

MnO 4−<br />

+4H + +3e − → MnO 2<br />

↓ +2H 2<br />

O(b)<br />

E o =1,69V<br />

PƯ (a) được<br />

dùng chủ yếu<br />

DD MnO 4- có màu<br />

tím hồng đậm<br />

Tự chỉ thị<br />

điểm cuối<br />

Mn 2+ không<br />

màu và xúc tác<br />

cho (a) nhanh<br />

hơn<br />

3


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Cđộ giaùn gian tiep tieáp<br />

•Caùc ion coù tính oxy<br />

hoùa (Fe 3+ )<br />

•Khöû veà daïng hoùa trò thaáp<br />

•Cñoä ä nhö thoâng thöôøng<br />

Phản ứng Oxy hóa khử<br />

Phép chuẩn độ KMnO 4<br />

Ứng dụng của PP KMnO 4<br />

Cđộ tröc tröïc tieáp tiep<br />

•Caùc ion coù tính khöû<br />

(Fe 2+ , C 2-<br />

2 O 4 , H 2 O 2 )<br />

Cđộ ngöôc ngöôïc<br />

ví du:ï hoaø tan MnO 2 baèng<br />

löôïng C 2 O<br />

2-<br />

4 thöøa vaø cñoä löôïng<br />

thöøa baèng MnO<br />

−<br />

4<br />

KMnO 4 khoâng beàn khi baûo quaûn<br />

Sai số hệ thống<br />

KMnO 4 coù theå åOxh Cl - ⇒ Duøng MTH 2 SO<br />

của PP KMnO 4<br />

4<br />

PÖ chaäm ⇒ t o vaø duøng xuùc taùc<br />

4


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng Oxy hóa khử<br />

Phép chuẩn độ K 2 Cr 2 O 7<br />

DD K 2 Cr 2 O 7 có tính oxi hoá mạnh trong môi trường acid<br />

Cr 2 O 7<br />

2−<br />

+ 6e − + 14H + → 2Cr 3+ + 7H 2 O E o (Cr 2 O 7<br />

2−<br />

/2Cr 3+ ) = 1,33 V<br />

Chaát chæ thò<br />

duøng HCl, H 2 SO 4 loaõng taïo moâi tröôøng H +<br />

• Diphenylamin (= 0,76 V) hay diphenylamin sulfonat Na (= 0,85 V)<br />

Ứng dụng<br />

Tröc Tröïc tieápcaùcionkhöû tiep cac ion nhö Fe<br />

2+<br />

Cr 2 O 7<br />

2−<br />

I<br />

Giaùn tieáp caùc ion coù tính khöû ( SO 3<br />

2−<br />

,S 2 O 3<br />

2−<br />

,... )<br />

Qua hệ oxy hoùa khöû trung gian I 2 /KI<br />

I − 5<br />

I 2<br />

S 2 O 3<br />

2−


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng Oxy hóa khử<br />

Phép chuẩn độ Iod<br />

I 2 coù tính oxy hoùa trong moâi tröôøng trung tính hay acid yếu<br />

Chaát chæ thò<br />

I 2 + I − + 2e → 3I − (E o = 0,545 V)<br />

hoà tinh boät taïo hôïp chaát maøu xanh vôùi I 2 (noàng ñoä ≥ 2.10 −5 M)<br />

chæ cho hoà tinh boät vaøo khi I 2 coøn raát ít, neáu khoâng I 2 seõ bò haáp phuï ⇒ sai soá<br />

Ứng dụng Tröc Tröïc tieápcaùcionkhöû tiep cac ion nhö S 2- 2+ 2-<br />

2 O 3 , Sn , SO 3<br />

Giaùn tieáp caùc ion coù tính oxy hoùa ( Br 2 , Cl 2 ... )<br />

qua PÖ theá vôùi KI<br />

⇒ xaùc ñònh I 2 taïo ra baèng dd chuaån Na 2 S 2 O 3<br />

Fe 3+ I<br />

−<br />

I 2<br />

S 2 O<br />

2−<br />

3<br />

6


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng Oxy hóa khử<br />

Phép chuẩn độ Iod<br />

Sai soá heä thoáng<br />

cuûa PP Iod<br />

I 2 deã thaêng hoa ⇒ dung dòch keùm beàn<br />

• Chuaån ñoä trong bình coù naép<br />

• Pha loaõng dd vaø giöõ ôû nhieät ñoä thöôøng<br />

• Traùnh ñun noùng vaø ñeå ngoaøi aùnh saùng laâu<br />

• Ñoä acid maïnh ⇒ phaù huûy chæ thò, gaây PÖÙ phuï:<br />

S 2 O<br />

2−<br />

3 + 2H + → H 2 SO 3 + S↓<br />

• ïMoi Moâitröôøng tröông quaù kieàm kiem ⇒ gaây gay phaûnöùng phan öng phuï: phu:<br />

I 2 + OH − → I − + IO − + H 2 O<br />

3IO − → 2I − + IO<br />

−<br />

3<br />

Löu yù: I 2 chæ tan trong dd KI taïo phöùc I 3<br />

−<br />

⇒ pha I 2 trong löôïng KI thích hôïp<br />

7


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng Oxy hóa khử<br />

Các phép chuẩn độ khác<br />

‣Phương pháp Ce 4+<br />

‣Phương pháp KBrO 3 và KBrO 3 – KBr<br />

‣Phương pháp KIO 3 ,KIO 4 .<br />

‣Phương pháp Nitrit NaNO 2<br />

‣Phương pháp Fe 2+<br />

‣Phương pháp Ti 3+<br />

‣Phươngg pháp p Sn 2+ 8


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng Acid - Baz<br />

Chuẩn độ Acid mạnh – Baz mạnh<br />

HA + BOH → BA + H 2 O<br />

Lúc đầu, dd acidmạnh HA nên pH = -lg[HA]<br />

Cđộ bằng BOH<br />

Trước ĐTĐ, pH tăng dầnnhưng nhưng pH < 7<br />

Cđộ bằng BOH<br />

Tại ĐTĐ, pH ≈ pH nước =7<br />

Cđộ bằng BOH<br />

Sau ĐTĐ, pH = 14 – log[BOH] > 7<br />

Có sự biến đổi<br />

pH đột ngột tại ạ<br />

lân cận TĐ<br />

9


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng Acid - Baz<br />

Chuẩn độ Acid mạnh – Baz mạnh<br />

coù theå choïn caùc chaát<br />

chæ thò pH chuyeån maøu<br />

trong khoaûng pH từ<br />

4 – 10<br />

10


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG<br />

<strong>DỤNG</strong> Phản ứng Acid - Baz<br />

Chuẩn độ Acid mạnh – Baz mạnh<br />

Moät soá chaát chæ thò thoâng duïng<br />

Tên chỉ thị<br />

Màu dạng<br />

Màu dạng<br />

acid baz<br />

pH chuyển ể màu<br />

Thymol xanh đỏ Vàng 1,2 2,8<br />

Methyl dacam<br />

Bromocresol lục<br />

Methyl đỏ<br />

đỏ<br />

vàng<br />

đỏ<br />

Vàng – cam<br />

xanh<br />

vàng<br />

3,1<br />

3,8<br />

4,4<br />

4,4<br />

5,4<br />

6,0<br />

Bromothymol xanh<br />

Xanh thymol<br />

Phenolphtalein<br />

vàng<br />

vàng<br />

không màu<br />

xanh<br />

xanh<br />

đỏ - hồng<br />

6,0<br />

8,0<br />

8,2<br />

7,6<br />

9,6<br />

10<br />

11


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng Acid - Baz<br />

Chuẩn độ acid yếu bằng baz mạnh<br />

HA + NaOH → NaA + H 2 O<br />

Lúc đầu, dd acidyếuHA<br />

Cđộ bằng NaOH<br />

Trước ĐTĐ, pH tăng dần nhưng chậm<br />

Cđộ bằng NaOH<br />

Tại ĐTĐ, dd chứa baz yếu ế A -<br />

pH tñ = 7 + (pK HA + lgC NaA )/2 > 7<br />

Cđộ bằng NaOH<br />

1 1<br />

pH =<br />

pK<br />

a −<br />

lg<br />

2 2<br />

C<br />

Có sự biến đổi<br />

pH tại lân cận<br />

ĐTĐ<br />

Sau ĐTĐ, pH = 14 – log[NaOH] dư<br />

12


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng Acid - Baz<br />

Chuẩn độ acid yếu bằng baz mạnh<br />

coù theå choïn caùc chaát<br />

chæ thò pH chuyeån maøu<br />

trong khoaûng pH kiềm<br />

yếu ế<br />

• Thymol xanh<br />

• Phenolphthalein<br />

• Thymolphthalein<br />

13


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng Acid - Baz<br />

Chuẩn độ baz yếu bằng acid mạnh<br />

A - + HCl → HA + Cl -<br />

Lúc đầu, dd acid baz yếuA -<br />

Cđộ bằng HCl<br />

Trước ĐTĐ, pH giảmdần nhưng chậm<br />

Cđộ bằng HCl<br />

Tại ĐTĐ, dd chứa acid yếu ế HA<br />

pH tñ = (pK HA − lgC HA )/2 < 7<br />

Cđộ bằng HCl<br />

1 1<br />

pH =<br />

7 +<br />

pK<br />

a +<br />

lg<br />

2 2<br />

C<br />

Có sự biến đổi<br />

pH tại lân cận<br />

ĐTĐ<br />

Sau ĐTĐ, pH = – log[HCl] dư<br />

14


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng Acid - Baz<br />

Chuẩn độ baz yếu bằng acid mạnh<br />

coù theå choïn caùc chaát<br />

chæ thò pH chuyeån maøu<br />

trong khoaûng pH acid<br />

yếu ế<br />

• Methyl dacam<br />

• Bromocresol lục<br />

• Methyl đỏ<br />

% söï chuaån ñoä<br />

15


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng Acid - Baz<br />

Cđộ một đa acid (hay nhiều đơn acid) bằng baz mạnh<br />

Ñieàu kieän ñeå chuaån ñoä ña acid H n A theo töøng naác<br />

ΔpK<br />

=<br />

lg<br />

ki<br />

−<br />

10<br />

≥ 4 vaø ki<br />

≥ 10<br />

i+<br />

1<br />

k<br />

lg<br />

Ví duï: khi chuaån ñoä H 3 PO 4 baèng NaOH<br />

H 3 PO 4 + NaOH → NaH 2 PO 4 + H 2 O k a1 = 10 −2,12<br />

NaH 721<br />

2 PO 4 + NaOH → Na 2 HPO 4 + H 2 O k a2 = 10 −7,21<br />

Na 2 HPO 4 + NaOH → Na 3 PO 4 + H 2 O k a3 = 10 −12,38<br />

k1 k2<br />

= 5,06 ≥ 4 , lg = 5,17 ≥ 4 vaø k3<br />

< 10<br />

k<br />

k<br />

2<br />

3<br />

−10<br />

Xác định được<br />

nấc 1 và 2<br />

16


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng Acid - Baz<br />

Cđộ một đa acid (hay nhiều đơn acid) bằng baz mạnh<br />

Quá trình chuẩn độ H 3 PO 4 bằng NaOH<br />

Lúc đầu, dd xem như acid yếu cók a =k<br />

1<br />

Cđộ bằng NaOH<br />

Tại ĐTĐ 1, dd chứa chất lưỡng ỡ tính NaH 2 PO 4<br />

pH tñ1 = ½ (pKa 1 + pKa 2 ) = 4,66<br />

Cđộ bằng NaOH<br />

Tại ĐTĐ 2, dd chứa chất lưỡng tính Na 2 HPO 4<br />

pH tñ1 = ½ (pKa 2 + pKa 3 ) = 9,8<br />

Cđộ bằng NaOH<br />

pH tiếp tục tăng nhưng không xác định được ĐTĐ 3<br />

17


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng Acid - Baz<br />

Cđộ một đa acid (hay nhiều đơn acid) bằng baz mạnh<br />

V 1<br />

Quá trình chuẩn độ<br />

H 3 PO 4 bằng NaOH<br />

V 2<br />

Coù theå xaùc ñònh 2<br />

ñieåm cuoái baèng<br />

2 g<br />

- Bromocresol luïc → V tñ1<br />

- Phenol phtalein → V tñ2<br />

V tñ2 = 2V tñ1<br />

18


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng Acid - Baz<br />

Cđộ một đa baz (hay nhiều đơn baz) bằng acid mạnh<br />

Ñieàu kieän ñeå chuaån ñoä ña baz A n- theo töøng naác<br />

k<br />

(<br />

b<br />

)<br />

i<br />

−<br />

10<br />

ΔpK<br />

= lg ≥ 4 vaø k (b)i + 1<br />

≥ 10<br />

k(<br />

b)<br />

i+<br />

1<br />

Ví duï: khi chuaån ñoä Na 2 CO 3 baèng HCl<br />

CO 3<br />

2-<br />

laø baz lieân hôïp cuûa diacid H 2 CO 3 :ka 1 =10 -6,35 ; ka 2 =10 -10,32<br />

K b1 =10 -3,68 ; k b2 = 10 -7,65 19<br />

k b<br />

1 lg =<br />

3,97<br />

≈<br />

4,<br />

k<br />

><br />

10<br />

k b 2<br />

=<br />

b2<br />

−10<br />

CĐộ được cả<br />

hai nấc


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng Acid - Baz<br />

Cđộ một đa baz (hay nhiều đơn baz) bằng acid mạnh<br />

Quá trình chuẩn độ Na 2 CO 3 bằng HCl<br />

Lúc đầu, xem như dd baz yếu cók b =k<br />

b1<br />

Cđộ bằng HCl<br />

Tại ĐTĐ 1, dd chứa chất lưỡng ỡ tính NaHCO 3<br />

pH tñ1 = ½ (pKa 1 + pKa 2 ) = 8,33<br />

Cđộ bằng HCl<br />

Tại ĐTĐ 2, dd chứa acid yếu H 2 CO 3<br />

pH tñ1 = ½ (pKa 1 - lgC) ≈ 4<br />

Cđộ bằng HCl<br />

pH tiếp tục giảm và phụ thuộc vào [HCl] dư<br />

20


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng Acid - Baz<br />

Cđộ một đa baz (hay nhiều đơn baz) bằng acid mạnh<br />

Quá trình chuẩn độ<br />

Na 2 CO 3 bằng HCl<br />

Coù theå xaùc ñònh 2<br />

ñieåm cuoái baèng<br />

- Phenol phthalein → V tñ1<br />

- Methyl da cam → V tñ2<br />

V tñ2 = 2V tñ1<br />

21


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng Acid - Baz<br />

Cđộ hỗn hợp chứa một đa acid + đơn acid bằng baz mạnh<br />

Cđộ hỗn ỗ hợp chứa một đa baz + đơn baz bằng ằ acid mạnh<br />

Tùy trường<br />

hợp cụ thể ể<br />

Đường chuẩn<br />

độ<br />

Xác định các điểm<br />

tương đương<br />

Xác định độ kiềm của mẫu nước<br />

Hàm lượng các<br />

cấu tử trong mẫu<br />

Maãu nöôùc kieàm chöùa caùc ion: OH - , CO 2-<br />

3 , HCO<br />

-<br />

3<br />

1. Chæ chöùa 1 ion kieàm ñôn leû<br />

2. Chöùa ñoàng thôøi hai ion kieàm nhö OH - + CO<br />

2-<br />

3 hay CO<br />

2-<br />

3 + HCO<br />

-<br />

3<br />

Ñôn vò cuûa ñoä kieàm: g/l (daïng muoái Na) hoaëc mg CaCO 3<br />

/ l theo qui<br />

öôùc quoác teá<br />

22


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng Acid - Baz<br />

Cđộ hỗn hợp chứa một đa acid + đơn acid bằng baz mạnh<br />

Cđộ hỗn ỗ hợp chứa một đa baz + đơn baz bằng ằ acid mạnh<br />

Xác định độ kiềm của mẫu nước<br />

Khi CÑoä maãu kieàm baèng HCl coù taát caû 5 tröôøng hôïp<br />

Chæ chöùa ion Chæ chöùa ion Chæ chöùa ion<br />

OH - HCO<br />

- 3 CO<br />

2-<br />

3<br />

chöùa ion<br />

CO 2-<br />

3 + HCO<br />

-<br />

3<br />

chöùa ion<br />

CO 2-<br />

3 + OH -<br />

1 ñieåm 1 ñieåm<br />

töông ñöông töông ñöông<br />

pH tñ = 7<br />

pH tñ ≈ 4<br />

2ñieåm<br />

ñiem 2ñieåm<br />

ñiem 2ñieåm<br />

ñiem<br />

töông ñöông töông ñöông töông ñöông<br />

pH tñ1 = 8,33 pH tñ1 = 8,33 pH tñ1 = 8,33<br />

pH tñ1 ≈ 4 pH tñ1 ≈ 4 pH tñ1 ≈ 4<br />

V tñ2 = 2.V tñ1 V tñ2 > 2.V tñ1 V tñ2 < 2.V tñ1<br />

23


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng Acid - Baz<br />

Cđộ hỗn hợp chứa một đa acid + đơn acid bằng baz mạnh<br />

Cđộ hỗn hợp chứa một đa baz+đơn bazbằngbằng acid mạnh<br />

Xác định độ kiềm của mẫu nước<br />

DD chöùa (OH – + CO 2–<br />

3<br />

) DD chöùa CO<br />

2–<br />

3<br />

+ HCO<br />

-<br />

3<br />

V tñ 2 V tñ 2<br />

V tñ 1<br />

V tñ 1<br />

V (CO<br />

2-<br />

HCl 3<br />

) = 2(V tñ2<br />

-V tñ1)<br />

V 2- )=2V<br />

V HCl<br />

(OH - HCl<br />

(CO 3 tñ 1<br />

) = V tñ2<br />

-2(V tñ2<br />

-V tñ1<br />

)<br />

V HCl<br />

(HCO -<br />

3<br />

) =V tñ 2<br />

-2V tñ 1<br />

= 2V tñ1<br />

-V tñ2<br />

V tñ1 : duøng phenolphthalein →V P<br />

: ñoä kieàm p<br />

V tñ2<br />

: duøng metyl da cam ) →V M<br />

: ñoä kieàm m<br />

24


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng tạo tủa<br />

C+X → CX ↓<br />

DD chuaån C<br />

‣ DD Ag + : AgNO 3<br />

‣ DD Hg 2+ hay Hg + : ñoäc<br />

Caáu töû caàn xaùc ñònh X<br />

‣ Caùc halogenur: Br − , Cl − , I − .<br />

‣ Caùc giaû halogenur: CN - , SCN -<br />

Chæ thò taïo tuûa, ví duï K 2 CrO 4<br />

Chæ thò<br />

Chæ thò haáp hap phu, phuï, ví duï Fluorescein<br />

Chæ thò taïo phöùc, ví duï nhö pheøn saét III<br />

Ñieàu kieän cuûa PÖÙ taïo tuûa<br />

Vaän toác PÖ ÖÙ lôùn → taïo tuûa nhanh<br />

CX↓ coù T st nhoû (< 10 −7 –10 − 8 )<br />

25


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Nguyeân taéc<br />

Phản ứng tạo tủa<br />

Phương pháp Mohr<br />

Định lượng trực tiếp các halogen (Cl - , Br - , I - )bằng DD<br />

chuẩn AgNO 3 với chỉ thị K 2 CrO 4<br />

Phản ứng chuẩn độ chính: Ag + +X - → AgX↓<br />

T<br />

Phản ứng chỉ thị: 2Ag + ST = 10<br />

+ CrO<br />

2- → −12<br />

g ị 4 Ag 2 CrO 4 ↓ (đỏ)<br />

Ñieåm cuoái: DD töø vaøng töôi (CrO 4<br />

2−<br />

) sang hoàng ñaøo<br />

Ñieàu kieän<br />

pH = 6,5 – 10 (DD khoâng coù NH 3 )<br />

pH = 6,5 – 8 (DD coù NH 3 )<br />

26


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng tạo tủa<br />

Phương pháp Mohr<br />

Khi pH < 6,5<br />

PÖ nhieãu: 2CrO<br />

2−<br />

4 + 2H + → 2HCrO 4− → Cr 2 O<br />

2−<br />

7 + H 2 O<br />

tủa Ag 2 CrO 4 sẽ tăng mạnh độ tan<br />

Khi pH > 10 PÖ nhieãu: 2Ag + + 2OH − → 2AgOH → Ag 2 O ↓ + H 2 O<br />

PƯ Cđộ bị cạnh tranh và Ag 2 O màu nâu cản trở nhìn màu<br />

Khi coù NH 3<br />

ộ ị ạ g 2<br />

Coù PÖ nhieãu: nhieu: AgX↓ +2NH +X - 3 → Ag(NH 3 ) 2 Tan tủa<br />

‣ Duøng löôïng K 2 CrO 4 thích hôïp ([CrO<br />

2−<br />

4 ] = 5.10 -3 M )<br />

⇒ quan sat saùt ñöôc ñöôïc Ag − −5 −6 2 CrO 4 ↓ ngay sau ÑTÑ ([X ] CL ∼10 –10 M)<br />

‣ Chuaån ñoä ôû t o thöôøng vì Ag 2 CrO 4 tan ôû nhieät ñoä cao<br />

27


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Nguyeân taéc<br />

Phản ứng tạo tủa<br />

Phương pháp Fajans<br />

Định lượng trựctiếp tiếp halogen (Cl - ,Br - ,I - )bằng DD chuẩn<br />

AgNO 3 với chæ thò haáp phuï (Fluorescein - Fl)<br />

Phản ứng g chuẩn độ chính: Ag + + X - → AgX↓<br />

Phản ứng chỉ thị: AgX↓.X −<br />

→ AgX↓→ AgX. Ag + Fl − (hoàng nhaït)<br />

Ñieåmcuoái: Ñiem cuoi: DD vaøng vang anh aùnh huyønh huynh quang → tuûatraéng tua trang phôùt phôt hoàng hong<br />

Ñieàukieän Ñieu pH = 6,5 – 10: pH < 6,5 → Fl − + H + → HFl<br />

[X − ] − 0 ≈ 10 2 M → AgX↓ ñuû nhaän bieátsöchuyeånmaøu<br />

biet söï chuyen mau<br />

Theâm chaát baûo veä keo AgX nhö dextrin → taêng beà maët ↓<br />

28


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Nguyeân taéc<br />

Phản ứng tạo tủa<br />

Phương pháp Volhard<br />

Định lượng các halogen bằng kỹ thuật chuẩn độ ngược với<br />

các DD chuẩn là AgNO 3 và KSCN khi có mặt phèn sắt III<br />

Phản ứng chuẩn ẩ độ ngược: Ag + (dư) + SCN -<br />

→ AgSCN↓↓<br />

Cho lượng thừa chính xác AgNO 3 : Ag + (dư) + X -<br />

→ AgX↓<br />

Phản ứng chỉ thị: Fe 3+ + SCN − →<br />

Fe(SCN) 2+ (ñoû maùu)<br />

Ñieåm cuoái: DD chöùa tuûa trắng ñuïc → xuaát hieän maøu cam nhaït<br />

29


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Đieàu kieän<br />

Phản ứng tạo tủa<br />

Phương pháp Volhard<br />

1/ pH < 3: traùnh tranh tua tuûaFe(OH)↓ 3 ↓ ⇒ duøng dung HNO 3 tao taïo moâi moi tröôøng) tröông)<br />

2/ Khi chuaån ñoä Cl − theo PP naøy:<br />

T


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng tạo tủa<br />

Các phương pháp khác<br />

Ngoaøi ba PP chuaån ñoä taïo tuûa vöøa neâu, coøn caùc PP taïo tuûa khaùc<br />

1/ Duøng SCN – ñeå chuaån ñoä tröïc tieáp Ag + (PP Volhard)<br />

2/ Duøng Na 2SO 4 hoaëc K 2CrO 4 chuaån ñoä tröïc tieáp BaCl 2<br />

3/ Duøng K 2 CrO 4 chuaån ñoä tröïc tieáp Pb 2 31


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng tạo phức<br />

C+M → CM<br />

Phöùctan Phöc DD chuaån C<br />

‣ Thöôøng laø ligan EDTA<br />

Caáu töû caàn xaùc ñònh X<br />

‣ Haàu heát caùc cation kim loaïi<br />

(tröø caùc ion kim loaïi kieàm)<br />

EDTA dang daïng acid khoù tan trong nöôùc nöôc<br />

⇒ thöôøng duøng daïng muoái Na 2 H 2 Ψ<br />

(complexon III hay Trilon B) kyù hieäu<br />

H 2− 4− 2 Ψ hay Ψ .<br />

H Phöùc kim loaïi vôùi EDTA<br />

2 Ψ 2− + M n+ ⇄ MΨ n−4 + 2H +<br />

32


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng tạo phức<br />

H 2− n+ n−4 +<br />

2 Ψ + M ⇄ MΨ + 2H<br />

Taïo phöùc theo tyû leä mol 1:1<br />

Khi taïo phöùc, H + thoaùtra<br />

Ñaëc ñieåm cuûa<br />

PÖ cuûaEDTA cua ⇒ Phöùc MΨ n−4 phuï thuoäc pH dd<br />

Duøng Dung dd ñeäm pH tao taïo moâi moi tröôøng tröông chuaån chuan ñoä<br />

vôùi ion kim sao cho β’ MΨ ñaït yeâu caàu ñònh löôïng.<br />

loaïi<br />

Ñieàu Ñieu kieän cuûa cua phaûn phan öùng öng chuaån chuan ñoä<br />

1/ Phöùc MΨ phaûi beàn (β’ MΨ ≥ 10 -8 ) ôû pH chuaån ñoä<br />

2/ Phöùc chæ thò-M cuõng beàn nhöng phaûi keùm beàn hôn phöùc MΨ.<br />

3/ CB taïo phöùc thöôøng chaäm ⇒ chuaån ñoä chaäm hay ñun nheï<br />

4/ Loaïi aûnh höôûng cuûa caùc ion KL nhieãu taïo phöùc beàn vôùi EDTA<br />

33


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng tạo phức<br />

Chuẩn độ Mg 2+ , Ca 2+ và hỗn hợp Ca 2+ + Mg 2+<br />

1/ Chuẩn độ Mg 2+<br />

Định lượng trựctiếptiếp ôû pH = 10, chæ thị Erio T đen<br />

Phản ứng chuẩn độ chính: Mg 2+ + Ψ 4−<br />

MgΨ 2−<br />

Phản ứng chỉ thị: MgIn + Ψ4− MgΨ2− + In<br />

(Tím-hoàng) xanh döông<br />

Söï chuyeån maøu<br />

taïi ñieåm cuoái<br />

Neáu Mg 2+ ôû erlen: Tím hoàng → xanh döông<br />

Neáu Mg 2+ ôû buret: xanh döông → tím<br />

Khi chuaån ñoä Mg 2+ , khoâng ñöôïc coù Ca 2+ vì Ca 2+ taïo phöùc beàn<br />

hôn vôùi EDTA ôû pH 10<br />

34


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng tạo phức<br />

Chuẩn độ Mg 2+ , Ca 2+ và hỗn hợp Ca 2+ + Mg 2+<br />

2/ Chuẩn độ Ca 2+ (A)<br />

CÑoää tröïc tröc tiep tieápôû pH = 12,5, chæ thò calcon (murexide, Fluoresxon)<br />

Phản ứng chuẩn độ chính: Ca 2+ + Ψ 4−<br />

CaΨ 2−<br />

Phản ứng chỉ thị: CaIn + Ψ 4- CaΨ 2- + In<br />

Calcon: tím hồng xanh dương<br />

Murexide: đỏ tím xanh<br />

Fluoresxon: vàng lục huỳnh quang hồng cam<br />

Mg 2+ khoâng khong anh aûnh höôûng höông vì [Mg 2+ ] töï do con coønraátít(→ rat Mg(OH) 2 )<br />

Nhöng [Mg 2+ ] bñaàu caàn khoáng cheá vì Mg(OH) 2 ↓ nhieàu → haáp phuï Ca 2+<br />

35


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng tạo phức<br />

Chuẩn độ Mg 2+ , Ca 2+ và hỗn hợp Ca 2+ + Mg 2+<br />

2/ Chuẩn độ Ca 2+ (B)<br />

Chuaånñoätheá Chuan vôùi vôi MgΨ<br />

2− ôû pH = 10 vaø chæ thò erio T ñen<br />

Phản ứng thế: Ca 2+ + MgΨ 2− CaΨ 2− + Mg 2+<br />

Phản ứng chuẩn độ chính: Ca 2+ + Ψ 4−<br />

ẩ<br />

2 4 2<br />

Mg 2+ + Ψ 4−<br />

CaΨ 2−<br />

MgΨ 2−<br />

Phản ứng chỉ thị: MgIn + Ψ4− MgΨ2− + In<br />

(Tím-hoàng) xanh döông<br />

Khi coù maët Mg 2+ , kát keát quaû ûlø laø chuaån tå toång (Ca 2+ + Mg 2+ )<br />

36


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng tạo phức<br />

Chuẩn độ Mg 2+ , Ca 2+ và hỗn hợp Ca 2+ + Mg 2+<br />

3/ Chuẩn độ hỗn hợp Ca 2+ + Mg 2+<br />

Maãu chöùa hoãn<br />

Chuaån Chuan rieâng rieng Ca trong 1 phan phaàn maãu mau ⇒ V 1<br />

1/ Cđộ trực tiếp ôû pH = 12,5<br />

2/ Mg 2+ → Mg(OH) ⇒ khoâng caûn trôû<br />

hôïp Ca 2+ + Mg 2+ 2 3/ Theâm chaát che thích hôïp ñeå loaïi KL naëng<br />

Chuaån toång Ca+Mg trong 1 phaàn maãu ⇒ V 2<br />

1/ Cđộ trực tiếp ôû pH = 10, Erio T đen<br />

2/ Theâm MgΨ 2− neáu haøm löôïng Ca 2+ thaáp<br />

3/ Theâm Them chat chaátchethíchhôpñeåche thích hôïp loai loaïi KL naëng<br />

Theå tích EDTA duøng ñeå chuaån ñoä Mg 2+ laø V 2 − V 1 (ml)<br />

37


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng tạo phức<br />

Chuẩn độ hỗn hợp chỉ chứa Fe 3+ + Al 3+<br />

Nguyên tắc<br />

Chuaån Chuan ñoä lieân lien tieáp tiep Al 3+ vaø Fe 3+ döa döïa vaøoñoäbeàn vao ben khaùc khac nhau<br />

cuûa AlΨ − vaø FeΨ − ôû caùc pH khaùc nhau<br />

1/ Chuẩn độ Fe 3+ ở pH 2,5<br />

Chuaån ñoä tröïc tieáp ôû pH 2,5 vôùi chæ thò acid sulfosalicylic<br />

Phản ứng chuẩn độ chính: Fe 3+ + Ψ 4− FeΨ<br />

−<br />

Phản ứng chỉ thị: FeIn + Ψ 4- FeΨ - + In<br />

Tím vaøng nhaït Ko maøu<br />

38


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Đieàu Đieu kieän<br />

Phản ứng tạo phức<br />

Chuẩn độ hỗn hợp chỉ chứa Fe 3+ + Al 3+<br />

1/ Chuẩn độ Fe 3+ ở pH 2,5<br />

1/ ÔÛ pH 2,5 , AlΨ − khoâng beàn (β’ FeΨ = 10 12,7 , β’ AlΨ = 10 4,2 )<br />

⇒ Al 3+ khoâng khong aûnh anh höông höôûng<br />

2/ Neáu dd chöùa Fe 2+ , muoán xaùc ñònh Fe toång ⇒ oxy hoùa Fe 2+ → Fe 3+<br />

(duøng K 2 2S 2 O 8 ) roài môùi chuaån ñoä<br />

(Fe 2+ khoâng taïo phöùc beàn vôùi EDTA ôû pH 2,5)<br />

3/ PÖ taïo phöùc chaäm ⇒ chuaån ñoä chaäm vaø ñun nheï<br />

39


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng tạo phức<br />

Chuẩn độ hỗn hợp chỉ chứa Fe 3+ + Al 3+<br />

2/ Chuẩn độ Al 3+ ở pH 5<br />

Cho EDTA dö chính xaùc PÖ vôùi Al 3+ ôû nhieät ñoä soâi<br />

Chuaån ñoä ngöôïc löôïng EDTA dö vôùi dd kim loaïi chuaån<br />

Phản ứng ggiữa Al 3+ với EDTA dư: Al 3+ + Ψ 4−<br />

AlΨ −<br />

Phản ứng chuẩn độ ngược: M 2+ + Ψ 4− MΨ -2<br />

Phản ứng chỉ thị: M 2+ + Ind MInd<br />

M = Zn, Ind = xylenol da cam ⇒ Ind = vàng , MInd: đỏ tím<br />

M=Cu Cu, Ind=PAN⇒ P.A.N ⇒ Ind = vàng (cam) , MInd: đỏ tím<br />

Ñieåm cuoái: töø maøu vaøng → cam ñoû<br />

40


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Đieàu Đieu kieän<br />

Phản ứng tạo phức<br />

Chuẩn độ hỗn hợp chỉ chứa Fe 3+ + Al 3+<br />

2/ Chuẩn độ Al 3+ ở pH 5<br />

1/ Duøng PP chuaån ñoä ngöôïc vì Al 3+ PÖ chaäm vôùi EDTA<br />

⇒ AlΨ − chæ ñöôïc ñöôc taïo tao thanh thaønh hoan hoaøntoaønkhit toan t o >80 o C<br />

2/ Neáu dd chöùa Fe 3+ , Fe 3+ bò coäng chuaån vì FeΨ − raát beàn ôû pH 5<br />

⇒ Caàn xaùc ñònh tröôùc Fe 3+ rieâng ôû pH 2,5 → FeΨ − khoâng caûn trôû<br />

3/ Söï chuyeån maøu vaøng → cam (ñoû) hôi khoù quan saùt neáu dd<br />

chuaån loaõng (0,010 M)<br />

⇒ theâm chaát maøu neàn → quan saùt ñieåm cuoái deã daøng hôn<br />

(theâm bromocresol luïc: maøu ñieåm cuoái töø luïc vaøng → tím xaùm<br />

41


<strong>CÁC</strong> PHẢN <strong>ỨNG</strong> CHUẨN ĐỘ THÔNG <strong>DỤNG</strong><br />

Phản ứng tạo phức<br />

Định lượng SO 2- 4<br />

theo PP chuẩn độ ngược<br />

Cho dd Ba 2+ dư chính xác để kết tủa hoàn toàn SO 4<br />

2-<br />

4<br />

CĐộ lượng dư Ba 2+ dư bằng dd EDTA<br />

Phản ứng ggiữa Ba 2+ với SO<br />

2- : Ba 2+ + SO<br />

2-<br />

dư 4 4 → BaSO 4<br />

Phản ứng chuẩn độ ngược: Ba 2+ + Ψ 4− BaΨ -<br />

2<br />

1/ Khi Cđộ ngược bằng EDTA, dùng chỉ thị cho Ba 2+ (phthalein<br />

complexon hay methylthymol xanh) để phát hiện điểm cuối<br />

2/ Thường sử dụng ụ tiếp pphép pCĐộ ộ ngược ợ thứ hai, cho dư EDTA và<br />

chuẩn độ EDTA dư bằng dd chuẩn Mg 2+ với chỉ thị Erio T đen<br />

42


CHƯƠNG 8<br />

KHÁI QUÁT VỀ <strong>CÁC</strong> PP<br />

<strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong> PHỔ Ổ<br />

Người soạn: Lâm Hoa Hùng<br />

1


SƠ ĐỒ CHUNG VỀ <strong>CÁC</strong> PPPT HÓA LÝ<br />

MẪU<br />

(đối tượng)<br />

Thiết ế bị<br />

phân tích<br />

Ghi nhận sự<br />

thay đổi tham<br />

số hóa lý<br />

Định<br />

tính<br />

Định<br />

lượng<br />

Các nhóm PPPT hóa lý:<br />

1/ PPPT phổ ổ nghiệm: Biểu ể diễn ễ KQ dưới dạng phổ ổ<br />

2/ PPPT điện hóa: liên quan đến các quá trình điện hóa<br />

3/ PPPT sắc ắ ký: liên quan đến quá trình phân tách sắc ắ ký<br />

4/ Các phương pháp khác: nhiệt, phóng xạ…<br />

2


<strong>CÁC</strong>PP<strong>PHÂN</strong><strong>TÍCH</strong> <strong>PHÂN</strong> ĐIỆN HÓA<br />

PP ĐO ĐỘ<br />

<strong>CÁC</strong> PP<strong>PHÂN</strong><strong>TÍCH</strong><br />

<strong>PHÂN</strong> PP VOLT -<br />

DẪN ĐIỆN<br />

ĐIỆN HÓA<br />

AMPERE<br />

- PP trực tiếp<br />

- PP chuẩn độ độ dẫn<br />

- PP chuẩn độ với dòng<br />

cao tần<br />

- PP cực phổ (xoay<br />

chiều, một chiều, xung…)<br />

- Chuẩn độ ampere<br />

PP ĐO THẾ<br />

- PP đo thế trực tiếp:<br />

* đo pH<br />

* chọn lọc ion<br />

- PP chuẩn ẩ độ điện thếế<br />

PP ĐIỆN <strong>PHÂN</strong> <strong>VÀ</strong> ĐO<br />

ĐIỆN LƯỢNG<br />

- PP điện khối lượng<br />

- PP nội điện phân<br />

-PP đo điện lượngợ 3


<strong>CÁC</strong> PP <strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong> SẮC KÝ<br />

PP SẮC KÝ<br />

Quá trình phân tách khi cho hỗn hợp chuyển dịch qua<br />

lớp pha tĩnh dưới tác động của pha động chứa hỗn hợp<br />

Pha Tĩnh<br />

Lớp chất bất động ở trạng<br />

thái rắn hay trạngạ thái lỏng<br />

tẩm trênchất mangrắn<br />

Pha Động<br />

Có thể là lỏng hay rắn<br />

• PP sắc ký hiện ệ đại: Sắc ký khí, sắc ký lỏng cao áp<br />

• PP sắc ký đơn giản: sắc ký giấy, cột, bản mỏng<br />

4


<strong>CÁC</strong> PP <strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong> SẮC KÝ<br />

<strong>PHÂN</strong> LOẠI PPSẮC KÝ<br />

• PP sắc ký hiện đại: Sắc ký khí, sắc ký lỏng cao áp<br />

• PP sắc ắ ký đơn giản: sắc ắ ký giấy, cột, ộ bản mỏngỏ<br />

Theo trạng ạ thái liên hợp<br />

của pha động và pha tĩnh<br />

• Sắc ký khí<br />

• sắc ắ ký lỏng.<br />

Theo cơ chế của quá trình tách:<br />

• Sắc ký hấp ấ phụ<br />

• Sắc ký phân bố<br />

• Sắc ký trao đổi ion<br />

• Sắc ký rây phân tử .<br />

Đa số ố các PP sắc ắ ký đều được tiến hành htheo cơ chế<br />

một pha đứng yên và một pha chuyển động.<br />

5


SƠ ĐỒ CHUNG CỦA PPPT QUANG PHỔ<br />

Bức xạ<br />

Đối tượng ợ nghiên<br />

cứu<br />

-Hấp thu<br />

- Phát xạ<br />

- Tán xạ<br />

- Nhiễu xạ<br />

Khảo sát<br />

Tương tác<br />

Định tính<br />

Định lượng<br />

<strong>CÁC</strong> PPPT QUANG PHỔ<br />

PHÁT XẠ HẤP THU TÁN XẠ<br />

Nguyên tử (ngọn - Nguyên tử (ngọnlửa lửa…)<br />

- Phổ tán xạ tổ<br />

- Phân tử<br />

hợp<br />

- Nguyên tử (ngọn<br />

lửa, ICP…)<br />

- Lân quang<br />

- Huỳnh ỳ quang<br />

* Thấy được (Visible - VIS)<br />

* Tử ngoại (Ultra Violet - UV)<br />

* Hồng ngoại (Infrared Red - IR)<br />

6


BỨC XẠ ĐIỆN TỪ (BXĐT)<br />

BẢN CHẤT & <strong>CÁC</strong> ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG<br />

Điện trường<br />

‣ Bước sóng λ (độ dài sóng) (m, cm, nm, A 0 ) :<br />

Khoảng cách giữa hai cực đại (tiểu) nối tiếp.<br />

‣ Chu kỳ T(s): T/gian truyền giữa haicực đại nối tiếp<br />

‣ Tần sốν (s –1 ): Số dao động trong 1 s<br />

‣ Sốố<br />

sóng σ (cm –1 ,nm –1 ,...): sốố<br />

bước sóng trong 1<br />

cm<br />

‣ Vận ậ tốc truyền =vận ậ tốc ánh sáng =3.10 8 m/s.<br />

1<br />

1 c<br />

σ = ; ν = = = c.<br />

σ<br />

λ T λ<br />

Bản chất sóng<br />

BXĐT là dạng năng lượng truyền trong không gian với vận<br />

tốc rất lớn theodạng sóng hình sin<br />

⇒ có hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ<br />

7


BỨC XẠ ĐIỆN TỪ<br />

BẢN Ả CHẤT Ấ & <strong>CÁC</strong> ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG<br />

Bản chất hạt<br />

Bức xạ điện từ: dòng hạt photon mang năngă lượng E lan<br />

truyền với vận tốc ánh sáng có năng lượng tỷ lệ với tần<br />

số của bức xạ<br />

c<br />

E = hν<br />

= h =<br />

λ<br />

• h (HS Planck) = 6,626.10 –34 J.s<br />

hc<br />

σ<br />

= 6,626.10626 –27 erg.s = 6,59 eV.s.<br />

• E đo bằng eV, kcal / mol,.. (1kcal / mol =4,34.10 –2 eV)<br />

Bước sóng càng nhỏ<br />

năng lượng càng lớn<br />

8


BỨC XẠ ĐIỆN TỪ<br />

<strong>CÁC</strong> VÙNG BỨC XẠ ĐIỆN TỪ<br />

Mỗi loại bức xạ (UV, VIS, IR, …) gồm nhiều bức xạ có bước<br />

sóng khác nhau.<br />

Mỗi “sắc” trong bức xạ VIS lại gồm những bức xạ có bước<br />

sóng chỉ sai khác nhau cỡ 1–0,1nm.<br />

bức xạ đa sắc<br />

(photon có E khác nhau)<br />

lăng kính, cách tử<br />

bức xạ đơn sắc<br />

(một loại photon )<br />

9


BỨC XẠ ĐIỆN TỪ<br />

TƯƠNG TÁC GIỮA BXĐT VỚI VẬT CHẤT<br />

E q<br />

: Năng lượng do chuyển động<br />

quay xung quanh trục (tần số ν q )của<br />

phân tử<br />

E dđ :Năng lượng do sự dao động của<br />

các hạt nhânnguyêntử xung quanh<br />

ằ ầ ố<br />

Nội năng E của<br />

phân tử vị trí cân bằng (tần số ν dđ ).<br />

E = E q + E dđ + E đt<br />

E đt : Năng lượng do sự chuyển dời e<br />

từ orbitan phân tử này đến orbital<br />

phân tử khác (tần số ν đt ).<br />

10


BỨC XẠ ĐIỆN TỪ<br />

TƯƠNG TÁC GIỮA BXĐT VỚI VẬT CHẤT<br />

Hiện tượng tán xạ: BXĐT thay đổi<br />

phương truyềnề<br />

• Gồm tánxạ thường (tần số không đổi)<br />

và tán xạ tổ hợp (cóthayđổi tần số),<br />

Khi chiếu<br />

BXĐT vào vật<br />

chất<br />

Hiện tượng hấp thu: Các phân tử vật<br />

chất hấp thu năng lượng của bức xạ<br />

Hiện tượng phát xạ: Phântử phát ra<br />

năng lượng dưới dạng bức xạ (sau<br />

khi hấp thu).<br />

Năng lượng do vật chất hấp thu hay phát xạ là các đại i<br />

lượng gián đoạn<br />

11


HIỆN TƯỢNG PHÁT XẠ CỦA VẬT CHẤT<br />

Là sự phát ra năng lượng dưới dạng BX<br />

của vật chất sau khi hấp thu năng lượng<br />

sự chuyển mức NL cao → các mức NL thấp hơn<br />

TRẠNG THÁI ĐIỆN TỪ (cơ bản hay kích thích)<br />

Gồm một số TT dao động khác nhau; mỗi TT dao động<br />

lại baogồm nhiều TT quay khác nhau.<br />

Khi hấp thu hay phát xạ, phần năng lượng nhận vào cho là<br />

ΔE = E 2 - E 1 =nhν n.hν (n=0 0,1,2,3,...)<br />

• E 1 , E 2 - mức năng lượng của VCở ở trạng thái đầu vàcuối<br />

• E 1<br />

(Δ E > 0 : hấp thu ; Δ E < 0 : phát xạ )<br />

• v - tần số của bức xạ điện từ bị hấp thu hay phát xạ<br />

12


TƯƠNG TÁC GIỮA BXĐT VỚI VẬT CHẤT<br />

Bức xạ có NL thấp<br />

(vi sóng, hồng ngoại xa)<br />

chỉ làm thay đổi TT quay của<br />

phân tử<br />

Phổ quay chứa các vạch rất mảnh với tần số ν q<br />

Bức xạ hồng ngoại gần<br />

Có thể kích thích cả TT dao<br />

động và TT quay của phân tử<br />

Phổ hồng ngoại là phổ dao động – quay gồm các vạch có<br />

tần số ν = ν dđ + ν q<br />

Bức xạ ạ tử ngoại ạ hay khả<br />

kiến có NL lớn (chục tới<br />

trăm kcal/mol)<br />

Có thể làm thay đổi mức NL<br />

điện tử, đồng thời làm thay đổi<br />

cả TT dao động và quay<br />

Phổ UV VIS là hổ ồ á đá h ó tầ ố<br />

Phổ UV-VIS là phổ gồm các đám vạch có tần số<br />

ν = ν đt + ν dđ + ν q<br />

13


BỨC XẠ ĐIỆN TỪ<br />

TƯƠNG TÁC GIỮA BXĐT VỚI VẬT CHẤT<br />

Sự thay đổi TT năng lượng của vật chất khi<br />

hấp thu BXĐT<br />

14


BỨC XẠ ĐIỆN TỪ<br />

TƯƠNG TÁC GIỮA BXĐT VỚI VẬT CHẤT<br />

Điều kiện để phân tử hấp thu năng lượng<br />

của BXĐT<br />

1/ Phải cósự phù hợp giữa NLcủa BXvàsự biến<br />

thiên giữa các mức năng lượng<br />

E h ν = ΔE = E kt – E cb<br />

2/ Sự chuyển mức NLphải kèm theo sự thay đổi của<br />

các trung tâm điện tích trong phân tử<br />

• Phù hợp với quy tắc chọn lọc: chuyển mức cho phép<br />

• Không gphù hợp với quy tắc chọn ọ lọc: ọ chuyển mức bị ị cấm.<br />

15


BỨC XẠ ĐIỆN TỪ<br />

TƯƠNG TÁC GIỮA BXĐT VỚI VẬT CHẤT<br />

Sự biến đổi năng lượng bức xạ sau hấp thu<br />

Phần năng lượng “dư” do hấp thu BX chỉ được giữ<br />

lại trong thời gianrất ngắn (10 –3 – 10 –8 s)<br />

Chúng sẽ bị biến đổi theo nhiều cách<br />

Do va chạm giữa các<br />

Phát ra BX khi từ TT điện tử kích<br />

phân tử<br />

thích trở về trạng thái cơ bản;<br />

Chuyển thành E quay , E dao<br />

động và E tịnh tiến của các<br />

phân tử khác<br />

BX phát ra có tần số bằng hay<br />

nhỏ hơn với BX bị hấp thu<br />

(BX huỳnh ỳ h quang hoặc ặ lân quang). )<br />

16


BỨC XẠ ĐIỆN TỪ<br />

TƯƠNG TÁC GIỮA BXĐT VỚI VẬT CHẤT<br />

3<br />

Sự biến đổi bức xạ hấp thu<br />

S 1<br />

ν‘ =0<br />

T 1<br />

3<br />

S 0<br />

ν =0<br />

Hấp thu<br />

Phát huỳnh<br />

quang<br />

Phát lân quang<br />

17


BỨC XẠ ĐIỆN TỪ<br />

TƯƠNG TÁC GIỮA BXĐT VỚI VẬT CHẤT<br />

Sự biến đổi bức xạ hấp thu<br />

E Trạng thái cơ bản Trạng thái kích thích<br />

( S 0 ) Singlet (S 1 ) Triplet ( T 1 )<br />

Φ 4<br />

Φ 3<br />

Orbital<br />

phản liên kết<br />

Φ 2<br />

Φ 1<br />

Orbital<br />

liên kết<br />

18


BỨC XẠ ĐIỆN TỪ<br />

TƯƠNG TÁC GIỮA BXĐT VỚI VẬT CHẤT<br />

Phổ hấp thu<br />

Đường biểu diễn đại lượng hấp thu bức xạ (độ hấp thu<br />

A, độ truyền suốt T, …) theo đại lượng đăc trưng của BX<br />

Tần số (bước sóng) BX hấp thu<br />

Đặc trưng cho cấu trúc<br />

(Ptử hay nguyên tử)<br />

Định tính<br />

Cường độ hấp thu<br />

Bước sóng (nm)<br />

Liên quan đến hàm lượng<br />

Định lượng<br />

19


ĐỊNH LUẬT LAMBERT – BEER<br />

CƯỜNG ĐỘ HẤP THU<br />

Khi BX truyền qua môi trường không trong suốt<br />

⇒ Bị hấp thu một phần bởi vật chất<br />

⇒ Biên độ sóng giảm (số photon giảm)<br />

(nhưng ng E của BX không đổi)<br />

Tán xạ<br />

I R<br />

Chiếu chùm BX đơn sắc,<br />

I A<br />

I T song song (cường độ I o )<br />

I 0<br />

Hấp thu<br />

theo hướng thẳng góc vào<br />

b<br />

một chậu đo (bề dày b) chứa<br />

chất hấp thucónồng độ C<br />

Để đo cường độ hấp thu, so sánh cường độ của bức xạ<br />

trước (I 0 ) và sau khi đi qua chất hấp thu (I T ).<br />

20


ĐỊNH LUẬT LAMBERT – BEER<br />

CƯỜNG ĐỘ HẤP THU<br />

Tán xạ<br />

I R<br />

Chiếuế chùm BX đơn sắc, ắ<br />

I A<br />

I T song song (cường độ I o )<br />

I Hấp thu<br />

theo hướng thẳng góc vào<br />

0<br />

một chậu đo (bề dày b) chứa<br />

chất hấp thucónồng độ C<br />

b<br />

Cường độ bị giảm do hai nguyên nhân<br />

Bị hấp thu bởi chất hấp<br />

thu một lượng I A<br />

Bị phản xạ ở bề mặt một<br />

lượng I R nếu ế bề mặt chậu<br />

không nhẵn<br />

I 0 =I A +I T +I<br />

R<br />

bề mặt chậu nhẵn → I R = 0 I 0 = I A + I T<br />

21


ĐỊNH LUẬT LAMBERT – BEER<br />

Tán xạ<br />

I R<br />

I A<br />

CƯỜNG ĐỘ HẤP THU<br />

I T<br />

I 0<br />

Hấp thu<br />

Độ hấp ấ thu (absorbance)<br />

I<br />

0<br />

A = lg<br />

I<br />

I T<br />

b<br />

% Hấp thu<br />

I<br />

0<br />

−<br />

I<br />

T<br />

A%<br />

= 100<br />

I<br />

0<br />

Độ truyền suốt (transmittance)<br />

T =<br />

I<br />

T<br />

I 0<br />

% Truyền suốt<br />

T % =<br />

I<br />

T<br />

I 0<br />

100<br />

22


ĐỊNH LUẬT LAMBERT – BEER<br />

PHÁT BiỂU ĐỊNH LUẬT LAMBERT – BEER<br />

Từ thực ự nghiệm, ệ Lambert chứng minh<br />

A<br />

=<br />

I<br />

0<br />

lg = 2 − lg T % =<br />

I<br />

T<br />

Sau đó, Beer tìm ra mối liên hê giữa A và C<br />

= k C<br />

A<br />

2<br />

Kết hợp hai biểu thức trên ⇒ định luật Lambert - Beer<br />

A = ε . b.<br />

C<br />

• ε - hệ số hấp thu mol (mol –1 .cm –1 .L) hay hệ số hấp thu riêng (g –<br />

1<br />

.cm –1 L).ε không phụ thuộc vào b, C, mà phụ thuộc vàobản chất<br />

củaủ chất hấp thu, bướcớ sóng củaủ BX bị hấp thu và nhiệt độ.<br />

• Khi ε.b = const, A với Ccómối quan hệ tuyến tính<br />

k<br />

1<br />

b<br />

23


ĐỊNH LUẬT LAMBERT – BEER<br />

<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong> ĐỊNH LUẬT LAMBERT – BEER<br />

Định lượng một cấu tử - Phương pháp trực tiếp<br />

Phép đo trực tiếp<br />

Đo A m của dd mẫu, tra bảng → ε LT , biết bề dày chậu đo b<br />

⇒ nồng độ cấu tử C m trong mẫu<br />

Phép so sánh<br />

A<br />

m<br />

C m<br />

=<br />

εb<br />

ε TT ≠ ε LT<br />

kém chính xác vì<br />

• Pha 1 DD chuẩn C C ⇒ độ hấp thu A C<br />

• Xác định độ hấp thuA m của DDmẫu C m với cùng chậu đo<br />

Nếu ε m = ε C và b giống nhau<br />

C =<br />

m<br />

C<br />

C<br />

A<br />

A<br />

m<br />

C<br />

24


ĐỊNH LUẬT LAMBERT – BEER<br />

<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong> ĐỊNH LUẬT LAMBERT – BEER<br />

Định lượng một cấu tử - Phương pháp trực tiếp<br />

Phép lập đường chuẩn<br />

A<br />

A C2<br />

A C1<br />

C C1 C C2 C<br />

1. Pha n DD chuẩn có C C1 , C C2 ,… C Cn<br />

xác định<br />

2. Đo độ hấp thu của dãy chuẩn được<br />

A C1 ,A C2 ,…, A Cn .<br />

3. Vẽ đường A = f( C).<br />

4. Đo A m của mẫu ⇒ nồng độ C m<br />

(theo PP đồ thị hoặc ặ bình phương cực tiểu)<br />

• Cho phép kiểm tra được sai số ngẫu nhiên<br />

• Tìm được khoảng nồng ồ độ thích hợp để A tuyến ế tính<br />

theo C<br />

25


ĐỊNH LUẬT LAMBERT – BEER<br />

<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong> ĐỊNH LUẬT LAMBERT – BEER<br />

Định lượng một cấu tử - Phương pháp trực tiếp<br />

Phương pháp thêm chuẩn<br />

Mẫu chứa các cấu tử có thể<br />

Sai số<br />

ảnh hưởng đến phép đo<br />

Sử dụng PP thêm chuẩn ⇒ giảm bớt sai số do sự<br />

không đồng nhất giữa DD mẫu và chuẩn<br />

Kỹ thuật thêm chuẩn vào mẫu và so sánh<br />

1. DD mẫu M (C m ) → A m = ε b C m<br />

2. DD mẫu M’ (C m + lượng chuẩn C c ) → A m’ = ε b (C m + C c )<br />

C<br />

m<br />

= C<br />

C '<br />

Am<br />

A<br />

−<br />

m<br />

A<br />

m<br />

26


ĐỊNH LUẬT LAMBERT – BEER<br />

<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong> ĐỊNH LUẬT LAMBERT – BEER<br />

Định lượng một cấu tử - Phương pháp trực tiếp<br />

Phương pháp thêm chuẩn<br />

Kỹ thuật thêm chuẩn vào mẫu vàsử dụng đường chuẩn<br />

1. Lập dãy chuẩn giống như PP đường chuẩn ⇒ A = f(C)<br />

2. xác định A m của mẫu (giả sử nồng độ C m )<br />

3. Thêm một lượng chuẩn xác định vào mẫu (C m + C c ) ⇒ A<br />

’<br />

m<br />

4. Từ đồ thị hay bình phương cực tiểu ⇒ C m và C<br />

’<br />

m 5. Tính f<br />

C C<br />

f = 1 → C = m ( thật) = C m (đo)<br />

f<br />

C '<br />

m<br />

− C m<br />

' f ≠ 1 → C m (thật) = C m (đo) . f<br />

27


ĐỊNH LUẬT LAMBERT – BEER<br />

<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong> ĐỊNH LUẬT LAMBERT – BEER<br />

Định lượng một cấu tử<br />

Phương pháp chuẩn độ đo quang<br />

Chuẩn độ Xbằng C theo PTPƯ:<br />

X + C→ D + E<br />

A<br />

Nếu một trong các cấu tử có khả<br />

năng hấp thu bức xạ<br />

Đo độ hấp ấ thu DD khi chuẩn ẩ độ ở<br />

bước sóng thích hợp.<br />

V tđ<br />

V C<br />

Từ giản đồ A = f ( V C ) ⇒ điểm tương đương<br />

28


ĐỊNH LUẬT LAMBERT – BEER<br />

<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong> ĐỊNH LUẬT LAMBERT – BEER<br />

Định lượng nhiều cấu tử<br />

Nếu DD khảo sát chứa n cấu tử có khả<br />

năng hấp thu bức xạ<br />

Dựa vào tính chất cộng độ hấp thu<br />

định lượng từng cấu tử mà không cần tách<br />

Tiến hành thành lập hệ PT và giải hệ PT<br />

ứng với n cấu tử<br />

⇒ nồng độ của từng cấu tử trong dd<br />

29


Giải hệ phương trình trên, suy ra được C I và C II 30<br />

ĐỊNH LUẬT LAMBERT – BEER<br />

<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong> ĐỊNH LUẬT LAMBERT – BEER<br />

Định lượng nhiều cấu tử<br />

Định luật cộng độ hấp thu<br />

Xét DD chứa cấu tử I(λ )vàII(λ I II 1 2 ), nồng độ C và C chưa biết<br />

Đo độ hấp thu A 1 và A 2 của DD tại λ 1 và λ 2 trong cùng chậu đo b<br />

Ta có mối liên hệ giữa A àC 1 , A 2 với C I và II như sau<br />

A λ1<br />

= A I λ1 +AII λ1 = ε I λ1 b CI + ε II λ1 b CII<br />

A =A I II I bC I II bC II<br />

λ2 λ2<br />

+A = λ2<br />

ε λ2 + ε λ2 ε I 1 , ε I 2 :hệ số hấp thucủa cấu tử I ở λ 1 và λ 2 ;<br />

ε II ε II 1 , 2 :hệệ số hấp thu của cấu tử II ở λ 1 và λ 2


ĐỊNH LUẬT LAMBERT – BEER<br />

GiỚI HAN SỬ <strong>DỤNG</strong> ĐL LAMBERT – BEER<br />

ẢNH HƯỞNG CỦANỒNG ĐỘ <strong>VÀ</strong> SỰ PHA LOÃNG<br />

1/ Nồng độ cấu tử khảo sát phải < 0,01M<br />

2/ Cần lưu ý, khi pha loãng ⇒ thay đổi pH, lực ion .v.v<br />

⇒ Dạng cần đo thay đổi đặc trưng hấp thu<br />

Ví dụ: Khi pha loãng, Cr 2 O<br />

2-<br />

7 (λ CĐ = 455 nm; ε = 1800 mol -1 cm -1 L )<br />

có thể chuyển thành CrO<br />

2-<br />

4 (λ CĐ = 370 nm; ε = 4900 mol -1 cm -1 L )<br />

theo CB<br />

Cr 2 O 7<br />

2-<br />

+ H 2 O 2 HCrO 4<br />

-<br />

2 CrO 4<br />

2-<br />

+ 2 H + 31


ĐỊNH LUẬT LAMBERT – BEER<br />

GiỚI HAN SỬ <strong>DỤNG</strong> ĐL LAMBERT – BEER<br />

ẢNH HƯỞNG CỦABỨC XẠ <strong>VÀ</strong> ĐỘ RỘNG CỦA KHE<br />

ĐL Lambert – Beer chỉ<br />

nghiệm đúng với BXđơn sắc<br />

BX càng đơn sắc càng tốt<br />

Khe quá hẹp thì cường độ<br />

vào detector không đủ lớn<br />

BX quá đơn sắc thì tín<br />

hiệu càng kém<br />

Cần ầ chọn điều kiện tối ố ưu<br />

Tín hiệu ệ nhận ậ được đủ mạnh ạ mà ĐL<br />

Lambert – Beer vẫn còn nghiệm đúng<br />

32


CẤU TẠO QUANG PHỔ KẾ<br />

(SV tự đọc)<br />

(I)<br />

1 2 3 4 5<br />

Phổ ổ kế ế UV-VIS-IR<br />

(II)<br />

2<br />

3 4 5<br />

Phổ kế huỳnh quang,<br />

lân quang, Raman<br />

1<br />

(III)<br />

1 2<br />

3 4 5<br />

Phổ kế phát xạ<br />

hấp thu Ng/tử<br />

1 – Nguồn 4 – Detector<br />

2 – Mẫu<br />

3 – Bộ chọn sóng<br />

5 – Đọc tín hiệu<br />

33


CHƯƠNG 10<br />

PHỔ TỬ NGOẠI – KHẢ KIẾN UV – VIS<br />

(PHỔ KÍCH THÍCH ELECTRON)<br />

Người soạn: Lâm Hoa Hùng<br />

34


SÖÏ CHUYEÅN MÖÙC NAÊNG LÖÔÏNG KHI<br />

KÍCH THÍCH ELECTRON<br />

Bức xạ<br />

UV - VIS<br />

Phân<br />

tử<br />

electron hoùa<br />

Phoå töû ngoaïi<br />

trò bò kích<br />

khaû kieán<br />

thích<br />

UV-VIS<br />

Traïng thaùi cô baûn<br />

Traïng thaùi kích thích<br />

Phoå electron<br />

Phoå thu ñöôc ñöôïc goi goïi laø phoå töû ngoai ngoaïi – khaû kieán kien UV-VIS UVVIS<br />

(Ultraviolet and visible Spectra) hoaëc phoå electron<br />

35


SÖÏ CHUYEÅN MÖÙC NAÊNG LÖÔÏNG KHI<br />

KÍCH THÍCH ELECTRON<br />

So vôi vôùi chu kyø dao ñoäng cuûahatnhaân(10 cua haït nhan -12 – 10 -13 s)<br />

⇒ Söï chuyeån TT electron xaûy ra raát nhanh<br />

(10 -15 –10 -16 s)<br />

Trong khoaûng thôøi gian kích thích electron<br />

⇒ Hat Haït nhaân nhan xem nhö ñöng ñöùng yeân yen<br />

(nguyeân lyù Frank – Condon).<br />

Khi coù söï thay ñoåi traïng<br />

thaùi naêng löôïng<br />

Söï chuyeån dôøi ñöôïc ñaëc tröng<br />

baèng muõi teân thaúng ñöùng noái<br />

lieàn lien hai traïng trang thai thaùi<br />

36


SÖÏ CHUYEÅN MÖÙC NAÊNG LÖÔÏNG KHI<br />

KÍCH THÍCH ELECTRON<br />

II<br />

ν’ = ν’ 1<br />

= 2<br />

ν' = 0<br />

I<br />

ν = 3<br />

ν = 2<br />

ν = 1<br />

ν = 0<br />

r r ’<br />

r o<br />

r o<br />

a) Giaûn ñoà NL cuûa phaân töû<br />

hai nguyeân töû<br />

r<br />

0-0 0-1 0-2 0-3 0-4 0-5<br />

b) Phoå haáp thu töông öùng<br />

37


SÖÏ CHUYEÅN MÖÙC NAÊNG LÖÔÏNG KHI<br />

KÍCH THÍCH ELECTRON<br />

Khi kích thích<br />

electron<br />

Sö ïtoå hôp ïpgiöõa caùc möùc naêng löông ï (electron, dao ñoäng vaø quay) cuûa caùc TT<br />

electron khaùc nhau cuûa phaân tử<br />

Phoå electron – dao ñoäng – quay<br />

Coù dang daïng nhöõng nhöng ñöông ñöôøng cong vôi vôùi moät<br />

vaøi cöïc ñaïi tuø<br />

Naêng Nang löông löôïng kích thích ΔE bao goàm: gom:<br />

ΔE = ΔE ñieän töû ± Δ E dao ñoäng ± ΔE quay<br />

Ngoaøi ra, coøn coù aûnh höôûng dung moâi, nhieät ñoä vaø ñoä phaân<br />

giaûi cuûa maùy quang phoå.


CAÙCKIEÅU CAC KIEU CHUYEN CHUYEÅNMÖÙC MÖC ELECTRON<br />

Quó ñaïo electron cuûa caùc phaân töû<br />

Orbital lieân keát Orbital phaûn lieân keát<br />

σ, π σ*, , π *<br />

Orbital khoâng lieân keát<br />

n<br />

Söï chuyeån electron töø TT cô baûn<br />

leân TT kích thích (töông öùng vôùi<br />

chuyeån töø möùc NL thaáp leân möùc<br />

cao hôn)<br />

Toàn taïi ôû caùc dò toá (O, S,<br />

N)) hay coøn con goilaø goïi caëp<br />

electron töï do).<br />

Chuyeån möùc N → R<br />

Chuyeån Chuyen möùc möc Chuyeån Chuyen möùc möc Chuyeån Chuyen möùc möc keøm kem theo söï<br />

N →V N → Q<br />

chuyeån dòch ñieän tích<br />

39


Các kiểu chuyển mức electron<br />

SV tự đọcsách<br />

40


PHAÂN PHAN BIEÄT CAC CAÙC KIEÅU KIEU CHUYEÅN CHUYEN MÖC MÖÙC ELECTRON<br />

MOÄT SOÁ THUAÄT NGÖÕ<br />

Nhoùm Nhom mangmaøu mau (chromophore)<br />

Laø nhoùm nguyeân töû coù chöùa electron gaây neân söï haáp thu böùc xaï<br />

Caùcnhoùm Cac nhom ñien ñieånhình: –N=O–, –NO 2 –, –N=N–, >C=O–, >C=C


PHAÂN PHAN BIEÄT CAC CAÙC KIEÅU KIEU CHUYEÅN CHUYEN MÖC MÖÙC ELECTRON<br />

MOÄT SOÁ THUAÄT NGÖÕ<br />

Hieäu öùng tröôøng saéc (bathochromic h effect)<br />

Coøn goïi laø chuyeån dòch ñoû (red shift) ⇒ laøm cho λ CÑ<br />

lôùn hôn<br />

Hieäu öùng caän saéc (hypsochromic effect)<br />

Coøn Con goilaø goïi chuyeån chuyen dòch xanh (blue shift) ⇒ laømchoλ lam λ CÑ nhỏ hôn<br />

Hieäu öùng ñaäm maøu (hyperchromic effect)<br />

laøm taêng cöôøng ñoä haáp thu (taêng ε)<br />

Hieäu öùng nhaït maøu (hypochromic effect)<br />

laøm giaûm cöôøng ñoä haáp thu (giaûm ε)<br />

42


SÖÏ HAÁP THU BX VAØ MAØU SAÉC VAÄT CHAÁT<br />

AÙnh saùng nhìn thaáy laø moät daûi böùc xaï coù böôùc soùng töø 700 ñeán<br />

396 nm ñöôïc goïi laø aùnh saùng traéng<br />

396 nm 700 nm<br />

Maøu phuï nhau laø caùc maøu maø khi troän<br />

chuùng laïi, ta seõ coù maøu traéng<br />

43


SÖÏ HAÁP THU BX VAØ MAØU SAÉC VAÄT CHAÁT<br />

MAØU SAÉC CUÛA VAÄT<br />

Khi chieáu chieu aùnh anh sang saùng vaøo vao vaät<br />

Töông tac taùcgiöõa giöa aùnh anh sang saùng vôùi vôi vaät<br />

1/ AÙnh saùng bò khueách taùn hoaøn<br />

toaøn hoaëc ñi qua hoaøntoaøn<br />

ø<br />

2/ Neáu taát caû caùc tia cuûa aùnh<br />

saùng traéng ñeàu bò vaät haáp thu<br />

3/ Neáu vaät haáp thu choïn loïc<br />

moät phaàn cuûaaùnh saùng traéng<br />

Maøu Mau traéng trang hoaëc khong khoâng maøu mau<br />

Vaät coù maøu mau ñen<br />

Vaät coù maøu saéc<br />

Vaät coù<br />

maøu ñoû<br />

Haáp thu heát caùc tia tröø aùnh saùng ñoû<br />

Haáp thu hai vuøng khaùc nhau ⇒ phaàn coøn laïi cho maøu ñoû<br />

Haáp thu tia phuï cuûa tia ñoû (tia maøu luïc).<br />

44


SÖÏ HAP HAÁP THUBXVAØ MAØU MAU SAÉC SAC VAÄTCHAÁT<br />

CHAT<br />

MAØU SAÉC CUÛA VAÄT<br />

Tia bò haáp thu<br />

Maøu cuûa chaát<br />

λ, nm Maøu<br />

haáp thu<br />

400 - 430 tím vaøng vang luïc luc<br />

430 - 490 xanh vaøng da cam<br />

490 – 510 luc luïc xanh ñoû<br />

510 – 530 luïc ñoû tím<br />

530 - 560 luc uïc vaøng tím<br />

560 - 590 vaøng xanh<br />

590 - 610 da cam xanh luïc<br />

610 - 730 ñoû luïc<br />

45


Hôïp chaát<br />

hay ion<br />

SÖÏ HAÁP THU BÖÙC XAÏ UV - VIS<br />

HỢP CHẤT VÔ CƠ ĐƠN GIẢN<br />

ε Söï chuyeån möùc<br />

Moâi<br />

tröôøng<br />

λ CÑ<br />

(nm)<br />

H 2<br />

O khí 166,7 1480 n → σ *<br />

SO 2<br />

khí<br />

360,0<br />

290,0<br />

0,05<br />

340<br />

n → π * trilet<br />

n → π * singlet<br />

Br 2<br />

Khí 420,0 200 π * →σ *<br />

l 2<br />

Khí 520,0 950 π * →σ *<br />

NO 2<br />

-<br />

NO -<br />

3<br />

H 2<br />

O<br />

H 2 O<br />

355,0<br />

287,0<br />

23<br />

9<br />

CrO 4<br />

2- kieàm 370 4900<br />

KMnO 4<br />

acid 525 2020<br />

n → π *<br />

n → π *<br />

302,0 7 n → π *<br />

194,0 8800 π → π *<br />

Keøm chuyeån ñieän tích (töø orbital n<br />

cuûa oxy vaøo orbital cuûa Cr)<br />

Keøm chuyeån ñieän tích (töø orbital<br />

cuûa oxy vaøo orbital cuûa Mn)<br />

46


SÖÏ HAÁP THU BÖÙC XAÏ UV - VIS<br />

PHỨC CHẤT<br />

Chuyeån möùc keøm<br />

Chuyeån möùc<br />

chuyeån ñieän tích Chuyeån möùc d – d electron thuoäc<br />

(Töø phoái töû ñeán ion<br />

(KL chuyeån chuyen tieáp) tiep) nhoùm mang maøu<br />

trung taâm vaø ngöôïc<br />

ôû phoái töû<br />

laïi).<br />

Phöùc haáp thu<br />

Vuøng UV Vuøng VIS Vuøng hoàng ngoaïi gaàn<br />

Khoâng maøu<br />

Phöùc coù maøu<br />

47


SÖÏ HAÁP THU BÖÙC XAÏ UV - VIS<br />

PHỨC CHẤT<br />

Maøu saéc ña daïng ôû ion KL chuyeån tieáp vaø phöùc cuûa chuùng<br />

1/ Maøu cuûa caùc ion KL chuyeån tieáp trong nöôùc: laø maøu cuûa<br />

phöùc vôùi phoái töû L laø nöôùc (ÔÛ daïng [M(H 2 O) 6 ] n+ vaø [M(H 2 O) 4 ] n+ )<br />

2/ Caùc ion KL khoâng coù electron d (KL kieàm, kieàm thoå) hoaëc<br />

electron d ñaõ ñaày (Cu + ,Ag + ,Zn 2+ ,Hg 2+ ,Ga 3+ … ) ñeàu khoâng maøu.<br />

3/ Caùc ion maø lôùp d ñieàn moät nöûa (d 5 ) coù maøu nhaït.<br />

Ion coù lôùp d chöa baõo hoaø (Cu 2+ ,Ni 2+ ,Co 2+ ,Cr 3+ …) vaø phöùc chaát<br />

cuûa chuùng ñeàu coù maøu roõ reät vaø phong phuù<br />

48


SÖÏ HAÁP THU BÖÙC XAÏ UV - VIS<br />

HỢP CHẤT HỮU CƠ<br />

1/ Caùc PT chöùa cuøng moät nhoùm mang maøu ⇒ phoå electron<br />

gioáng giong nhau.<br />

2/ Phaân töû chöùa caùc nhoùm mang maøu bieät laäp khaùc nhau<br />

(khoâng (khong lieân lien hôp) hôïp) ⇒ phoå electron = phoå toång tong hôp hôïp cuûa cua caùc cac nhoùm nhom<br />

mang maøu ñoù.<br />

3/ Neáu Neu caùc cac nhoùm nhom mang maøu mau lieân lien hôp hôïp vôùi vôi nhau → nhoùm nhom mang<br />

maøu môùi vôùi nhöõng haáp thu ñaëc tröng môùi<br />

⇒ Phoå electron khoâng ñôn thuaàn laø toång caùc phoå cuûa caùc<br />

nhoùm rieâng bieät<br />

Nhoùm C = C vaø C = O ôû cetone α, β - khoâng no taïo thaønh<br />

nhoùm mang maøu môùi laø C = C – C = O<br />

SV tự đọcthêmphần này trong sách<br />

49


KỸ THUAÄT THÖÏC NGHIEÄM<br />

MÁY QUANG PHỔ Ổ UV – VIS<br />

Caáu Cau tao taïo maùy ayquang gphoå töû ngoai goaï – khaû kieán (UV–<br />

VIS spectrophometer) hieän ñaïi thöôøng goàm:<br />

1. Nguoàn Nguon böùc böc xaï ( UV: deuterium; VIS : ñeønW/I) ñen 2 2. Boä taïo ñôn saéc<br />

3. Boä chia chuøm saùng<br />

4. Cuvet chöùa maãu<br />

5. Cuvet chöùa dung moâi<br />

6. Detector<br />

7. Boä töï ghi<br />

50


KỸ THUAÄT THÖÏC NGHIEÄM<br />

MÁY QUANG PHỔ Ổ UV – VIS<br />

(4)<br />

(1)<br />

(3)<br />

(2)<br />

(5) (6) (7)<br />

Sô ñoà caáu taïo maùy quang phoå UV – VIS hai chuøm tia<br />

51


KỸ THUAÄT THÖÏC NGHIEÄM<br />

DUNG MÔI DÙNG TRONG PHỔ Ổ UV - VIS<br />

Dung moâiduøng moi dung ño phoå UV-VIS phai phaûikhoâng khong hap haápthuôû<br />

vuøng caàn ño<br />

1/ ÔÛ vuøng töû ngoaïi thoâng duïng (200 – 400 nm):<br />

⇒ duøng n–hexane, cyclohexane, metanol, etanol,<br />

nöôùc…laø caùc dmoâi chæ haáp thu böùc xaï vuøng töû ngoaïi xa<br />

2/ ôû vuøng vung khaû kieán kien (> 400 nm)<br />

⇒ Ngoaøi caùc dung moâi treân, coøn coù theå duøng<br />

chloroform, dioxane, benzene…<br />

52


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong>Ụ<br />

KIỂM TRA ĐỘ TINH KHIẾT<br />

‣ Taïp chaát veát trong hôïp chaát höõu cô tinh khieát ñöôïc<br />

phaùt hieän deã daøng neáu coù ñaëc tröng haáp thu UV –<br />

VIS vôùi vôi cöôøng cöông ñoä ñuû lôùn lôn<br />

NHAÄN BIEÁT CHAÁT VAØ NGHIEÂN<br />

CÖÙU CAÁU TRUÙC<br />

So saùnh phoå haáp thu cuûa maãu vôùi phoå cuûa hôïp chaát thieân<br />

nhieân hoaëc phoå cuûa chuaån<br />

⇒ Keát luaän veà moät saûn phaåm toång hôïp<br />

Ghi chuù: Thöôøng phaûi keát hôïp vôùi caùc PP phaân tích caáu truùc khaùc<br />

vì ñoä ñaëc tröng cuûa phoå UV – VIS khoâng cao<br />

53


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong>Ụ<br />

NGHIÊN CỨU SỰ HỖ BIẾN CỦA HỢP CHẤT HỮU CƠ<br />

Söï hoã bieán<br />

Laø hieän töôïng maø moät hôïp chaát coù söï toàn taïi ôû hai hay<br />

nhieàu daïng khaùc nhau naèm trong moät caân baèng ñoäng<br />

Daïng hoã bieán thöôøng gaëp trong höõu cô laø hoã bieán enol - xeton<br />

Hoã bieán xeton<br />

• λ max = 275 nm; ε = 20<br />

• Ñaëc tröng cho nhoùm C= O<br />

coâ laäp<br />

Hoã bieán enol<br />

• λ max = 245 nm; ε = 18000<br />

• Gaây neân bôûi noái ñoâi C = C vaø<br />

C = O lieân lien hôp hôïp<br />

54


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

<strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong> HỖN HỢP<br />

1/ Khi keát hôïp vôùi kõ kyõ thuaät phaân taùch, ùhsöû duïng phoå UV –<br />

Vis cho pheùp xaùc ñònh töøng chaát trong hoãn hôïp<br />

PP saéc kyù loûng hieäu naâng cao vôùi ñaàu doø UV - VIS<br />

2/ Neáu Neu trong hoãn hon hôp hôïp, moãi moi caáu cau töû haáp hap thu cöc cöïc ñai ñaïi khaùc khac nhau<br />

⇒ xaùc ñònh hoãn hôïp caùc chaát döïa treân ÑL coäng ñoä haáp thu<br />

Heä coù n caáu töû ⇒ heä phöông trình n bieán<br />

Deã daøng giaûi ñöôïc baèng maùy tính neáu coù ñaày ñuû caùc heä soá ε<br />

55


<strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

XAÙC ÑÒNH HAÈNG SOÁ PHAÂN LY ACID – BAZ<br />

Xeùt acid HA, caàn xaùc ñònh haèng soá phaân ly k HA<br />

HA + H 2 O → H 3 O + + A -<br />

+ −<br />

[ H3O<br />

][ A ]<br />

k [ HA]<br />

= pK = pH + lg<br />

(*)<br />

HA<br />

[HA]<br />

[ ]<br />

HA<br />

−<br />

A<br />

• Khi giaù trò pH < pH acid naøo ñoù ⇒ daïng HA chieám öu theá<br />

• Khi giaù trò pH > pH baz nao naøoñoù ⇒ dang daïng A - chieámöutheá<br />

chiem • Coøn ôû pH trung gian giöõa hai pH acid vaø baz ⇒ ñoàng thôøi HA vaø A -<br />

Tyû soá [HA]/[A - ] ñöôc ñöôïc xaùc xac ñònh döa döïa treân tren phoå UV-VIS VIS cuûa cua caùc cac<br />

DD coù pH khaùc nhau. NeáuÑL Lambert–Beer ñuùng, söû duïng<br />

tính chaát coäng ñoä haáp thu seõ tính ñöôïc [HA] cb vaø [A - ] cb ôû baát<br />

kyø pH trung gian naøo nao<br />

Ño pH vaø töø tyû soá [HA]/[A - ] ⇒ pka theo (*).<br />

56


CHƯƠNG 15<br />

KHÁI QUÁT VỀ PP <strong>PHÂN</strong><br />

<strong>TÍCH</strong> ĐIỆN HÓA<br />

1


GIỚI THIỆU VỀ PPPT ĐIỆN HÓA<br />

ĐIỆN HÓA HỌC<br />

Môn khoa học nghiên cưu về các quy luật, quá<br />

trình hiện tượng liên quan đến PƯ điện hóa<br />

Cơ<br />

sở<br />

PP <strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong> ĐIỆN HÓA<br />

Nhóm PP dựa trên các<br />

quá trình điện cực<br />

Nhóm PP không dùng<br />

phản ứng điện cực<br />

2


MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN<br />

ĐIỆN CỰC<br />

Hệ nối tiếp của các tướng (pha) dẫn điện<br />

Tướng đầu tiên và cuối cùng<br />

là kim loại hay than chì<br />

Các tướng còn lại là dd<br />

điện ly<br />

Các điện cực điển hình<br />

Thanh kim loai loaïi M nhuùng nhung vaøo vao DD muoái muoi M n+ : M | M n+ ||<br />

Thanh KL quyù nhuùng vaøo ñoâi Ox/Kh lieân hôïp: Pt| Ox, Kh||<br />

Ñieänä cöïc khí: Pt| | H 2 , H + ||<br />

Caùc ñieän cöïc khaùc: Ag| AgCl | Cl - |, |Hg| Hg 2 Cl 2 | Cl - ||<br />

3


MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN<br />

PHẢN <strong>ỨNG</strong> ĐIỆN HÓA<br />

PƯ trao đổi electron xảy ra giữa dây dẫn KL<br />

M nhúng vào dd chứa các cấu tử<br />

‣Giaùn tieáp: M ñoùng vai troø trung M<br />

gian (khoâng bò oxy hoùa) :<br />

Ox + n e - (M) Kh<br />

‣Tröïc tieáp: kim loaïi M bò oxy hoùa:<br />

M–ne - M n+<br />

Ox + n e - Kh<br />

(Xem töông ñöông: M + Ox M n+ + Kh )<br />

Ox/Kh<br />

4


MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN<br />

ĐẶC ĐIỂM PHẢN <strong>ỨNG</strong> ĐIỆN HÓA<br />

Tham soá Phaûn öùng HH PÖÑH<br />

Naêng löôïng Nhieät naêng Ñieän naêng<br />

Toác ñoä PƯ<br />

Nhanh<br />

(PƯ xaûy ra taïi moïi<br />

vò òtrí ítrong DD)<br />

Chaäm<br />

(PƯ chæ xaûy ra taïi beà<br />

maët ñieän cöïc)<br />

<strong>CÁC</strong> GIAI ĐOẠN CỦA PƯ ĐIỆN HÓA<br />

1. Caáu töû di chuyeån töø loøng DD ñeán beà maët ñieän cöïc (V đc ).<br />

2. QT phoùng ñieän (PÖ ñieän cöïc): → trao ñoåi electron giöõa ñieän<br />

cöïc vaø caáu töû (V pñ ).<br />

3. QT hình thaønh vaø thoaùt saûn phaåm khoûi beà maët ñieän cöïc<br />

5


MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN<br />

<strong>CÁC</strong> YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN PƯ ĐIỆN HÓA<br />

Dung dịch<br />

‣Baûn chaát, noàng ñoä vaø daïng<br />

chaát khaûo saùt.<br />

‣Baûn chaát, noàng ñoä caùc caáu töû<br />

khaùc ñoàng hieän dieän (khaû<br />

naêng nang ñieän ly, hoat hoaït ñoäng beà<br />

maët … )<br />

‣Söï ñoái löu trong DD döôùi aûnh<br />

höôûng cuûa nhieät ñoä, söï ñieän di<br />

do aûnh höôûng cuûa ñieän tröôøng<br />

Ñieän cöïc cöc<br />

‣Baûn chaát (Pt, Cu, Ag, C…)<br />

‣Hình dang daïng (dang (daïng phaúng, phang,<br />

löôùi…)<br />

‣Ñieàu kieän laøm vieäc (hieäu<br />

theá, maät ñoä doøng…)<br />

Saûn phaåm taïo thaønh<br />

‣ Baûn chaát vaø daïng saûn phaåm<br />

(R, L hay K) thoaùt ra ôû beà maët<br />

ñieän cöïc<br />

Thöù töï öu tieân R > L > K<br />

6


MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN<br />

THẾ CÂN BẰNG ĐIỆN CỰC<br />

‣ Treân ranh giôùi tieáp xuùc KL||DD ⇒ lôùp ñieän tích keùp ñoùng vai<br />

troø cuûa moät tuï ñieän (beà maët KL tích ñieän || lôùp DD tieáp xuùc).<br />

⇒ Hieäu theá giöõa hai baûn cuûa tuï ñieän chính laø TCBÑC<br />

‣ Caùc KL keùm hoaït ñoäng (Cu, Ag, Hg…) coù beà maët tích ñieän<br />

döông, caùc KL hoaït ñoäng (Cd, Zn…) tích ñieän aâm<br />

‣ Khoâng ño ñöôïc giaù trò tuyeät ñoái cuûa TCBÑC, chæ ño ñöôïc hieäu<br />

theá CB giöõa hai cöïc: choïn moät cöïc laøm cöïc chuaån<br />

⇒ Cöïc hd hydro tieâu chuaån Pt |H 2 = 1atm|| H + (a=1) ñöôïc quy öôùc<br />

theá caân baèng = 0<br />

‣ Giaù trò TCBÑC cuûa cua moät cöc cöïc phuï thuoäc vaøo vao baûn ban chaát chat cuûa cua KL<br />

duøng laøm cöïc vaø noàng ñoä cuûa caùc chaát tham gia vaøo caân baèng.<br />

7


MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN<br />

V<br />

M 1 M 2<br />

NGUYÊN TỐ ĐIỆN HÓA<br />

Laø heä goàm gom hai cöc cöïc ghep gheùp vôùi vôi nhau<br />

Neáu khoâng noái hai cöïc vôùi nhau<br />

⇒ NTÑH khoâng khong hoat hoaït ñoäng<br />

Treân hai cöïc luoân toàn taïi caùc<br />

caân baèng (theá caân baèng phuï<br />

m+<br />

M n+<br />

M 2<br />

g ( g p ï<br />

1<br />

thuoäc vaøo hoaït ñoä cuûa M<br />

n+<br />

1 vaø<br />

NTÑH M 1 | M<br />

n+<br />

1 || M<br />

m+<br />

2 | M 2<br />

M<br />

m+<br />

2 trong DD).<br />

Neáu noái hai cöïc baèng daây daãn ⇒ xuaát hieän doøng ñieän vì caân<br />

baèng treân hai cöïc bò phaù vôõ.<br />

Caùc PÖ trao ñoåi e - xaûy ra treân ranh giôùi tieáp xuùc ⇒ theá CB<br />

cuûa caùc cöïc bò thay ñoåi lieân tuïc (bò phaân cöïc).<br />

8


MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN<br />

NGUYÊN TỐ ĐIỆN HÓA<br />

Neáu Neu noái noi hai cöc cöïc NTÑH sau baèng bang daây day daãn dan<br />

• ÔÛ cöïc Zn, caùc nguyeân töû Zn tan<br />

V<br />

vaøo dung dòch ( Zn – 2e – → Zn 2+ )<br />

Cu<br />

Zn<br />

• ÔÛ cöïc Cu, caùc ion Cu 2+ nhaän<br />

electron töø ñieän cöïc → Cu baùm vaøo<br />

cöc cöïc (Cu 2+ + 2e – → Cu ).<br />

Zn<br />

Cu 2+ 2+<br />

[Zn 2+ ] vaø [Cu 2+ ] trong DD thay ñoåi:<br />

• Theá cuûacöïc Zn taêng leân<br />

NTÑH Zn | Zn 2+ || Cu 2+ | Cu • Theá cuûa cöïc Cu giaûm xuoáng<br />

Khi theá hai cöïc baèng nhau → cöôøng ñoä doøng trieät tieâu<br />

⇒ Caân baèng môùi ñöôïc thieát laäp<br />

9


Cu 2+<br />

Cu<br />

MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN<br />

SỰ ĐIỆN <strong>PHÂN</strong><br />

Laø QT ñieän hoùa xaûy ra khi noái hai cöïc cuûa NTÑH vaøo<br />

nguoàn ñieän moät chieàu<br />

+ – Treân hai cöïc cuõng xaûy ra caùc QT<br />

Zn ñieän cöïc khi nguyeân toá galvanic hoaït<br />

ñoäng nhöng ngöôïc laïi vôùi NTÑH<br />

Zn 2+ ‣Cöc ‣Cöïc Cu: Cu tan ra → Cu 2+ khueách khuech taùn tan<br />

töø beà maët ñieän cöïc vaøo loøng DD<br />

Cu - 2 e – → Cu 2+<br />

‣Cöïc Zn: Zn 2+ töø loøng DD chuyeån ñeán<br />

cathode, nhaän e- → Zn baùm leân cöïc:<br />

Zn 2+ + 2 e - → Zn<br />

Theá CB cuûa caùc cöïc trong tröôøng hôïp naøy cuõng bò thay ñoåi.<br />

10


<strong>CÁC</strong> THUYẾT QUÁ TRÌNH ĐIỆN HÓA<br />

LÝ THUYẾT ĐIỆN <strong>PHÂN</strong> ĐƠN GiẢN<br />

Xây dưng trên các giả thiết<br />

‣Vaän toác di chuyeån V dc cuûa caùc ion, phaân töû trong DD<br />

voâ cuøng lôùn.<br />

‣Vaän toác phoùng ñieän V pñ treân beà maët ñieän cöïc cuõng voâ<br />

cuøng lôùn<br />

PÖ ñieän hoùa töông ñöông vôùi PÖ hoùa hoïc nhanh<br />

Xeùt QT ñieän hoùa döïa vaøo TCBÑC hoaëc E 0<br />

11


<strong>CÁC</strong> THUYẾT QUÁ TRÌNH ĐIỆN HÓA<br />

LÝ THUYẾT ĐIỆN <strong>PHÂN</strong> ĐƠN GiẢN<br />

THẾ CÂN BẰNG ĐIỆN CỰCỰ<br />

‣ Xeùt heä: đieän cựcMtrô(Pt,Au)|| DD chöùa ñoâi Ox / Kh<br />

Caân baèng ñöôïc thieát laäp khi PÖÙ trao ñoåi e- giöõa M vaø<br />

daïng oxy hoùa hay daïng khöû xaûy ra vôùi cuøng vaän toác.<br />

M<br />

E cb<br />

Ox/Kh<br />

Theá caân baèng ñieän cöïc<br />

E<br />

E<br />

0<br />

cb<br />

=<br />

ox / kh<br />

+<br />

0,059059<br />

[<br />

Ox<br />

]<br />

lg<br />

n [ Kh]<br />

12


<strong>CÁC</strong> THUYẾT QUÁ TRÌNH ĐIỆN HÓA<br />

LÝ THUYẾT ĐIỆN <strong>PHÂN</strong> ĐƠN GiẢN<br />

THẾ CÂN BẰNG ĐIỆN CỰCỰ<br />

Khi aùp moät theá ngoaøi E’ vaøo heä ⇒ caân baèng seõ bò phaù huûy<br />

Neáu E’ > E cb<br />

‣ e - → daïng khöû → M<br />

(Kh – ne- → Ox)<br />

⇒ [Kh] , [Ox]<br />

⇒ DD ñaït ñöôïc E cb (môùi) = E’.<br />

‣ Ñieän cöïc xaûy ra QT oxy hoùa<br />

goi laø anode<br />

goïi la anode.<br />

13<br />

E’<br />

e -<br />

M<br />

E cb<br />

+ –<br />

Ox/Kh


<strong>CÁC</strong> THUYẾT QUÁ TRÌNH ĐIỆN HÓA<br />

LÝ THUYẾT ĐIỆN <strong>PHÂN</strong> ĐƠN GiẢN<br />

THẾ CÂN BẰNG ĐIỆN CỰCỰ<br />

Khi aùp moät theá ngoaøi E’ vaøo heä ⇒ caân baèng seõ bò phaù huûy<br />

E’ – +<br />

M<br />

Ox/Kh<br />

e<br />

-<br />

E cb<br />

Neáu E’ < E cb<br />

‣ e - → M → daïng oxi hoùa<br />

(Ox + ne- → Kh)<br />

⇒ [Kh] , [Ox]<br />

⇒ DD ñaït ñöôïc E cb (môùi) = E’.<br />

‣ Ñieän cöïc xaûy ra QT khöû<br />

goi goïi laø cathode.<br />

14


<strong>CÁC</strong> THUYẾT QUÁ TRÌNH ĐIỆN HÓA<br />

LÝ THUYẾT ĐIỆN <strong>PHÂN</strong> ĐƠN GiẢN<br />

THẾ CÂN BẰNG ĐIỆN CỰCỰ<br />

Ngöôïc laïi, khi noàng ñoä cuûa caùc caáu töû thay ñoåi<br />

⇒ TCBÑC thay ñoåi<br />

Theo doõi doi söï söbieán bien thien thieân TCBÑC ⇒ bieát biet ñöôc ñöôïc söï thay<br />

ñoåi noàng ñoä cuûa caùc caáu töû trong DD<br />

Thöïc teá, chæ xaùc ñònh ñöôïc ΔE giöõa ñieän cöïc khaûo saùt vaø<br />

moät ñieän cöc cöïcchuaån (sosa saùnh) laø añeä ñieän cöc cöïccoù E cb =const<br />

15


<strong>CÁC</strong> THUYẾT QUÁ TRÌNH ĐIỆN HÓA<br />

M 1<br />

+ –<br />

LÝ THUYẾT ĐIỆN <strong>PHÂN</strong> ĐƠN GiẢN<br />

M 2<br />

QUÁ TRÌNH ĐIỆN <strong>PHÂN</strong><br />

Taïi<br />

Thế cân bằng điện cực<br />

0 0,059<br />

[<br />

Ox<br />

M 1<br />

: E cb 1<br />

= E<br />

1<br />

+ lg<br />

n1<br />

[ Kh<br />

0,059 [<br />

M :<br />

0 lg<br />

Ox<br />

2<br />

E cb 2<br />

= E<br />

2<br />

+<br />

n [ Kh<br />

0 1<br />

Ox 1/Kh 1<br />

2<br />

Ox 2 /Kh 2<br />

Tai Taïi :<br />

]<br />

Khi noái hai cöïc vôùi nguoàn ñieän beân ngoaøi, quaù trình ñieän<br />

phaân chæ xaûy ra khi thoûa maõn ñieàu kieän<br />

‣ M 1 laø anode: phaûi aùp ñaët vaøo M 1 theá E A >E cb1 .<br />

‣ M 2 laø cathode: phaûi phai aùp ap ñaët vaøo vao M 2 theá E Ca < E cb2<br />

2<br />

1<br />

2<br />

]<br />

]<br />

]<br />

AÙp ñaët hieäu ñieän theá ΔΕ = E A –E Ca > E cb1 -E cb2<br />

16


<strong>CÁC</strong> THUYẾT QUÁ TRÌNH ĐIỆN HÓA<br />

LÝ THUYẾT ĐIỆN <strong>PHÂN</strong> ĐƠN GiẢN<br />

QUÁ TRÌNH ĐIỆN <strong>PHÂN</strong><br />

Thöù töï öu tieân phoùng ñieän ñöôïc xem xeùt döïa vaøo TCBÑC<br />

ôû anode<br />

ôû cathode<br />

(khaû naêng bò oxy hoùa)<br />

Chaát naøo coù TCBÑC nhoû<br />

nhaát seõ bò oxy hoùa tröôùc<br />

(khaû naêng bò khöû)<br />

Chaát naøo coù TCBÑC lôùn<br />

nhaát seõ bò khöû tröôùc<br />

Neáu khoâng xaùc ñònh ñöôïc TCBÑC, döïa vaøo E 0 ñeå xem xeùt<br />

Thứ tự bị oxy hóa<br />

E CB1 E CB2 E CB3 E CB4<br />

E tăng dần<br />

Thứ tự bị khử<br />

17


<strong>CÁC</strong> THUYẾT QUÁ TRÌNH ĐIỆN HÓA<br />

LÝ THUYẾT ĐIỆN <strong>PHÂN</strong> ĐƠN GiẢN<br />

HẠN Ạ CHẾ CỦA THUYẾT ĐIỆN <strong>PHÂN</strong> ĐƠN GiẢN<br />

1/ Döï ñoaùn chieàu öu tieân cuûa QT phoùng ñieän chæ döïa vaøo<br />

TCBÑC<br />

⇒ Khoâng ñuùng trong moät soá tröôøng hôïp do söï phoùng ñieän coù<br />

theå bò chaäm, tuøy theo caáu töû hoaëc loaïi ñieän cöïc<br />

E 2- 2- coøn 0 ( S 2 O 82 /2SO 42 ) = 2,00 V con E 0 ( Fe 3+ /Fe 2+ ) = 0,77 V<br />

Nhöng khi ñieän phaân, PÖ khöû S 2 O<br />

2-<br />

8 vaãn xaûy ra sau phaûn öùng<br />

khöû cuûa Fe 3+ treân raát nhieàu ñieän cöïc (ngöôïc vôùi LT).<br />

2/ Thöïc teá, Söï ñieän phaân DD laøm phaùt sinh moät doøng ñieän xaùc<br />

ñònh do söï di chuyeån cuûa caùc ion döôùi taùc duïng cuûa ñieän tröôøng<br />

⇒ LT ñieän phaân ñôn giaûn khoângñeà caäp ñeán doøng ñieän naøy<br />

cuõng nhö caùc yeáu toá aûnh höôûng lieân quan<br />

18


<strong>CÁC</strong> THUYẾT QUÁ TRÌNH ĐIỆN HÓA<br />

LT ĐIỆN <strong>PHÂN</strong> SỬ <strong>DỤNG</strong> ĐƯỜNG DÒNG THẾ<br />

Xây dưng trên các giả thiết<br />

‣Vaän toác di chuyeån V dc cuûa caùc ion, phaân töû trong DD<br />

voâ cuøng lôùn.<br />

‣Vaän toác phoùng ñieän V pñ treân beà maët ñieän cöïc laø coù<br />

giôùi giôi han haïn<br />

PÖ ñieän hoa ù khoâng töông ñöông vôi ôùi PÖhoa ù hoïc nhanh<br />

h<br />

TỰ ĐỌC THÊM<br />

19


<strong>CÁC</strong> THUYẾT QUÁ TRÌNH ĐIỆN HÓA<br />

LT ĐIỆN <strong>PHÂN</strong> CÓ XÉT ĐẾN VẬN TỐC DI CHUYỂN<br />

Xây dưng trên các giả thiết<br />

‣Vaän toác di chuyeån V dc cuûa caùc ion, phaân töû trong DD<br />

laø coù giôùi haïn.<br />

‣Vaän toác phoùng ñieän V pñ treân beà maët ñieän cöïc laø coù<br />

giôùi haïn<br />

PÖ ñieän hoùa khoâng töông ñöông vôùi PÖ hoùa hoïc nhanh<br />

V dc coù giôùi haïn do<br />

-Sựđiện di.<br />

-Sựđối lưu<br />

- Sự khuếch ế h tán<br />

TỰ ĐỌC THÊM<br />

20


<strong>CÁC</strong>PP<strong>PHÂN</strong><strong>TÍCH</strong> <strong>PHÂN</strong> ĐIỆN HÓA<br />

PP ĐO ĐỘ<br />

DẪN ĐIỆN<br />

- PP trực tiếp<br />

- PP chuẩn độ độ dẫn<br />

- PP chuẩn độ với dòng<br />

cao tần<br />

<strong>CÁC</strong> PP <strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong><br />

ĐIỆN HÓA<br />

PP VOLT -<br />

AMPERE<br />

- PP cựcự phổ (xoay<br />

chiều, một chiều, cực<br />

phổ xung…)<br />

- Chuẩn độ ampere<br />

PP ĐO THẾ<br />

- PP đo thế trực tiếp:<br />

* đo pH<br />

* chọn lọc ion<br />

- PP chuẩn độ điện thế<br />

PP ĐIỆN <strong>PHÂN</strong> <strong>VÀ</strong> ĐO<br />

ĐIỆN LƯỢNG<br />

- PP điện khối lượng<br />

- PP nội điện phân<br />

- PP đo điện lượng<br />

21


GIỚI THIỆU VỀ PP ĐO THẾ<br />

PP <strong>PHÂN</strong> <strong>TÍCH</strong> ĐIỆN HÓA<br />

Nhóm PP dựa trên các quá trình điện cực<br />

PP ĐO THẾ<br />

PP vi ñieän phaân<br />

⇒ Cöôøng ñoä doøng<br />

trong dung dòch töø raát<br />

nhoû<br />

→ trieät tieâu tieu.<br />

Đònh ò löôïng caùc ion döïa vaøo<br />

vieäc khaûo saùt TCBÑC khi<br />

nhuùng ñieän cöïc chæ thò M<br />

vao ø DD nghieân cöu öù<br />

22


CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PPĐO THẾ<br />

Thế cân bằng điện cực<br />

M laø KL trô (Pt, Au) nhuùng vaøo DD chöùa:<br />

‣ Đoâi Ox/ Kh:<br />

0<br />

0,059059<br />

[<br />

Ox<br />

]<br />

Ediencuc = Ecb<br />

= Eox<br />

/ kh<br />

+ lg (1)<br />

n [ Kh]<br />

‣ Hai daïng hoùa trò khaùc nhau cuûa M: M m+ vaø M n+ (m>n)<br />

m+<br />

0 0,059 [ M ]<br />

Ecb<br />

= E m+ n+<br />

+ lg (1')<br />

M / M<br />

n+<br />

m − n [ M ]<br />

M laø KL khoâng trô (Ag, Cd, Hg, Pb, Sn, Zn… )<br />

nhuùng vaøo dd chöùa muoái M n+ :<br />

0<br />

0,059059<br />

n+<br />

Ecb<br />

= E n+<br />

+ lg[ M ] (2)<br />

M / M<br />

n<br />

23


<strong>PHÂN</strong> LOẠI<br />

PP ĐO THẾ<br />

PP ño theá tröïc tieáp<br />

1. Nhuùng ñieän cöïc (maøng)<br />

chon choïn loc loïc vôùi vôi ion caàn can xaùc xac<br />

ñònh vaøo DD nghieân cöùu<br />

2. Ño theá caân can baèng bang ñieän cöc cöïc<br />

3. Tính noàng ñoä cuûa ion caàn<br />

xaùc xac ñònh theo (2).<br />

PP chuaån ñoä ñieän theá<br />

1. Nhuùng ñieän cöïc chæ thò vaøo<br />

DD nghieân cöùu X.<br />

2. Chuaån Chuan ñoä X baèng bang DD chuaån chuan<br />

C thích hôïp.<br />

⇒ Söï thay ñoåi cuûa [X] theo V C<br />

→ TCBÑC E thay ñoåi.<br />

Ñoà thò E = f(V C ) ñöôïc goïi laø<br />

ñöôøng chuaån ñä(í ñoä (tích phaân)<br />

theo PP ño ñieän theá.<br />

24


ĐẶC ĐIỂM CỦA PPĐO THẾ<br />

1. Ñoä nhaïy cao (coù theå ñen á 10 -5 M).<br />

2. Chuaån ñoä hieäu quaû trong caùc tröôøng hôïp<br />

maø bình thöôøng khoâng theå chuaån ñoä ñöôïc<br />

baèng pp hoùa hoïc (duøng chæ thò)<br />

• DD coù maøu<br />

• DD chöùa nhieàu caáu töû<br />

• Caáu töû caàn xaùc ñònh khoâng coù chaát chæ<br />

thò thích hôïp<br />

25


ĐIỆN CỰC TRONG PP ĐO THẾ<br />

ĐIỆN CƯC CHỈ THỊ<br />

ĐIỆN CỰC MÀNG<br />

CHỌN LỌC ION<br />

ĐIỆN CỰC KIM<br />

LOẠI <strong>VÀ</strong> KHÍ<br />

Điện cực<br />

• Điện cực màng<br />

màng thủy tinh tinh thể<br />

• Xác định pH<br />

• Điện cực màng<br />

• Xác định<br />

lỏng<br />

cation hóa trị I<br />

(Na + , K + , Li + …)<br />

ĐIỆN CỰC MÀNG<br />

CHỌN LỌC <strong>PHÂN</strong><br />

TỬ<br />

26


ĐIỆN CỰC TRONG PP ĐO THẾ<br />

<strong>CÁC</strong> LOẠI ĐIỆN CƯC SO SÁNH<br />

(ĐIỆN CỰC CHUẨN)<br />

Điện cực hydro chuẩn<br />

Điện cực<br />

Ag/AgCl<br />

Điện cực calomel<br />

27


<strong>CÁC</strong>H THỨC ĐO THẾ CỦA MỘT NGUYÊN<br />

TỐ ĐIỆN HÓA (“cell” điện hóa)<br />

Sử dụng dụng cụ đo điện thế một chiều (vôn kế 1chiều)<br />

để đo hiệu điện thế giữa 2điện cực khi chúng cùng được<br />

nhúng vào dung dịch.<br />

28


KT THỰC NGHIỆM & <strong>ỨNG</strong> <strong>DỤNG</strong><br />

A/ <strong>CÁC</strong> PPPT ĐO ĐIỆN THẾ TRỰC TIẾP (tựđọc)<br />

B/ PP CHUẨN ĐỘ ĐIỆN THẾ<br />

1. Choïn ñieän cöïc chæ thò<br />

Phaûi tham gia phaûn öùng ñieän hoùa vôùi moät trong caùc caáu<br />

töû coù maët trong caân baèng chuaån ñoä<br />

2. Khaûo saùt söï bieán thieân cuûa hieäu ñieän theá∆E (E ño ) giöõa<br />

ñieän cöïc chæ thò vaø moät ñieän cöïc chuaån theo theå tích<br />

dung dòch chuaån V C theâm vaøo<br />

(neáu á laø ñieän cöïc pH thì töï ñoäng chuyeån ∆E veà pH)<br />

3. Xaùc ñònh ñieåm töông ñöông vaø tính keát quaû<br />

Xaùc ñònh V tñ baèng ñoà thò hay PP noäi suy. Tính keát quaû<br />

gioáng nhö trong PP theå tích<br />

29


á<br />

å<br />

B/ PP CHUẨN ĐỘ ĐIỆN THẾ<br />

<strong>CÁC</strong>H XĐ ĐIỂM TƯƠNG ĐƯƠNG (v tđ )<br />

Phöông phaùp ñoà thò<br />

Töø baûng bieán thieân cuûa E ño (pH) theo V C coù theå xaùc ñònh ñöôïc<br />

V tñ baèng 1 trong 3 PP ñoà thò:<br />

E<br />

E<br />

ΔE<br />

ΔV<br />

E tñ<br />

A/ D ø ñ ø tí h h â<br />

V tñ<br />

V C<br />

A/ Döïa vaøo ñöôøng tích phaân<br />

(PP hình bình haønh)<br />

V tñ<br />

V C<br />

B) döïa vaøo ñöôøng vi<br />

phaân baäc moät;<br />

30


B/ PP CHUẨN ĐỘ ĐIỆN THẾ<br />

<strong>CÁC</strong>H XĐ ĐIỂM TƯƠNG ĐƯƠNG (v tđ )<br />

Phöông phaùp ñoà thò<br />

Töø bû baûng bieán thieân cuûa E ño (pH) theo V C coù theå xaùc ñònh ñöôïc<br />

V tñ baèng 1 trong 3 PP ñoà thò:<br />

⎛ ΔE ⎞<br />

Δ<br />

⎜<br />

⎟⎠<br />

⎝ Δ V<br />

a<br />

b<br />

V 1 V tñ V 2 V C<br />

31<br />

C) döïa vaøo ñöôøng vi phaân baäc hai


B/ PP CHUẨN ĐỘ ĐIỆN THẾ<br />

<strong>CÁC</strong>H XĐ ĐIỂM TƯƠNG ĐƯƠNG (v tđ )<br />

Phöông phaùp noäi suy<br />

⎛ΔE<br />

⎞<br />

Δ⎜ ⎟<br />

⎝Δ<br />

V ⎠<br />

a<br />

0<br />

b<br />

Töø ñoà thò Δ(ΔΕ/ΔV) hay Δ(ΔpH/ ΔV) theo V C ⇒ V tñ<br />

1/ Töø V 1 (theå tích cuûa cua V C < V tđ coù<br />

Δ(ΔΕ / ΔV) hoaëc Δ(ΔpH / ΔV) >0(<br />

hay < 0 )<br />

2/ Suy töø V 2 (theå tích cuûa V C >V tđ<br />

coù Δ(ΔΕ/ΔV) hoaëc Δ(ΔpH/ΔV) ñaõ bò<br />

ñoåi daáu ).<br />

V 1 V tñ V 2<br />

V C<br />

Ñöôø Ñöông vi phan â baäc hai<br />

32


B/ PP CHUẨN ĐỘ ĐIỆN THẾ<br />

<strong>CÁC</strong>H XĐ ĐIỂM TƯƠNG ĐƯƠNG (v tđ )<br />

Phöông phaùp noäi suy<br />

⎛ ΔE ⎞<br />

• (V<br />

Δ⎜<br />

⎟<br />

2 -V 1 ) → thay ñoåi (a + b) ñôn vò<br />

⎝Δ<br />

V ⎠<br />

• (V tñ -V 1 ) → thay ñoåi a ñôn vò<br />

• (V 2 – V tñ ) → thay ñoåi bñônvò.<br />

(a, b ñöôïc laáy theo giaù trò soá hoïc )<br />

a<br />

b<br />

V 1 V tñ V 2 V C<br />

Ñöôøng vi phaân baäc hai<br />

a<br />

V tđ<br />

= V1<br />

+ ( V2<br />

−V1<br />

)<br />

a +<br />

hay<br />

b<br />

V tđ<br />

= V2<br />

− ( V2<br />

−V1<br />

)<br />

a +<br />

b<br />

b<br />

Boû qua ΔV trong Δ(ΔΕ / ΔV) neáu ΔV ñöôïc giöõ baèng haèng soá<br />

33


CCHUẨNÑOÄMẪU C.CHUẨN NÖÔC NÖÔÙCKIEÀM KIEM<br />

V HCl (ml) 2,30 2,40 2,50 2,60 2,70 2,80 2,90 3,00 3,10 3,20<br />

pH 6,05 5,95 5,86 5,73 5,53 5,33 4,66 4,07 3,72 3,52<br />

ΔpH 0,10 0,09 0,10 0,20 0,20 0,67 0,59 0,35 0,20<br />

Δ(ΔpH) +0,01 01 -0,01 01 -0,10 0,0 0 -0,47 +0,08 08 +0,24 +0,15<br />

1<br />

0<br />

2<br />

0<br />

4<br />

5<br />

0<br />

(HCl)<br />

Burette<br />

AÙP DUÏNG PP NOÄI SUY<br />

a<br />

V td<br />

= V1<br />

+ ( V2<br />

−V1<br />

).<br />

a + b<br />

b<br />

V td<br />

= V2<br />

− ( V2<br />

−V1<br />

).<br />

a + b<br />

Töø baûng bang soá lieäu<br />

V 1 = 2,80 ; V 2 = 2,90; a = 0,47 ; b = 0,08<br />

34


B/ PP CHUẨN ĐỘ ĐIỆN THẾ<br />

<strong>CÁC</strong> PP CHUẨN ĐỘ ĐIỆN THẾ<br />

Chuaån ñoä acid – baz<br />

- Ñieän cöïc chæ thò: thuûy tinh, Hydro.<br />

- Ñieän cöïc chuaån: calomel hoaëc ñieän cöïc Ag / AgCl<br />

-Chuaån ñoämoäthoãn hôïp acid hoaëc moät ña acid baèng baz<br />

maïnh neáu caùc k caùch nhau ≥ 10 3 laàn vaø moãi k ≥ 10 -10<br />

Duøng dd NaOH chuaån ñoä: Duøng dd HCl chuaån ñoä:<br />

+ Hoãn hôïp HCl (k >>1) vaø + Na 2 CO 3 (k b1 =10 –3,68 ;k b2 =<br />

CH –7,65 3 COOH ( k= 10 – 4,76 ).<br />

10 )<br />

+ Hoãn hôïp Na<br />

+HaichöùcñaàucuûaH 3 PO 4 (<br />

2 CO 3 + NaOH<br />

+ Hoãn hôïp Na 2 CO 3 + NaHCO 3<br />

k –2,12 -7,21 a1 =10 ; k a2 =10 ; k a3<br />

=1 – 12,38 ).<br />

35


B/ PP CHUẨN ĐỘ ĐIỆN THẾ<br />

<strong>CÁC</strong> PP CHUẨN ĐỘ ĐIỆN THẾ<br />

Chuaån ñoä oxy hoùa - khöû<br />

- Ñieän cöïc chæ thò: kim loaïi trô.<br />

- Ñieän cöïc chuaån: calomel hoaëc ñieän cöïc Ag / AgCl<br />

Chuaån ñoä taïo tuûa<br />

- Ñieän cöïc chæ thò: kim loaïi M hoaëc ñieän cöïc choïn loïc ion<br />

nhaïy vôùi ion caàn xaùc ñònh hay dung dòch thuoác thöû.<br />

- Duøng xaùc ñònh noàng ñoä cuûa caùc cation M n+ nhö Ag + ,Zn 2+ ,<br />

Pb 2+ ; caùc cac anion nhö Cl - , Br – , I – vaø moät vaøi vai ion khaùc khac Hg<br />

2+<br />

2<br />

Ví duï : chuaån ñoä dung dòch Cl – baèng Ag +<br />

Đieän cöïc chæ thò : Ag kim loaïi.<br />

Chuaån ñoä taïo phöùc<br />

36

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!