CƠ SỞ LÝ THUYẾT HÓA PHÂN TÍCH 1

CƠ SỞ LÝ THUYẾT HĨA PHÂN TÍCH GV: Trần Mai Liên Trần Mai Liên Analytical Chemistry 1 NỘI DUNG Chương 1: Nhập mơn hóa phân tích Chương 2: Cân hóa học Chương 3: Phản ứng axit - bazơ Chương 4: Phản ứng phức chất Chương 5: Phản ứng kết tủa Chương 6: Phản ứng oxy hóa khử Chương 7: Cân hai dung môi không trộn lẫn - Sự chiết Trần Mai Liên Analytical Chemistry GIỚI THIỆU CHUNG Fields of chemistry Physical chemistry Analytical chemistry Organic chemistry Inorganic chemistry Biological chemistry Trần Mai Liên Analytical Chemistry HĨA PHÂN TÍCH (Analytical chemistry) Trần Mai Liên Analytical Chemistry Chương 1: Nhập môn hóa phân tích (3 tiết) 1.1 Tóm tắt lịch sử phát triển 1.2 Định nghĩa, thuật ngữ, phân loại 1.3 Vai trị ứng dụng hóa phân tích Trần Mai Liên Analytical Chemistry 1.1 Tóm tắt lịch sử phát triển Trần Mai Liên Analytical Chemistry 1.2 Định nghĩa, thuật ngữ, phân loại    Hóa phân tích (ANALYTICAL CHEMISTRY ) gì?  Khoa học phép đo hóa học Hóa phân trả lời câu hỏi gì?  Mẫu chứa thành phần nào? – Phân tích định tính (qualitative analysis) (What?)  Hàm lượng thành phần bao nhiêu? – Phân tích định lượng (quantitative analysis) – (How much?) Các kỹ thuật sử dụng hóa phân tích?  Phương pháp hóa học: Chuẩn độ (titrations), PP trọng lượng (precipitations)…  Phương pháp phân tích cơng cụ: PP Phổ (spectrometry), PP sắc ký (chromatography)… Trần Mai Liên Analytical Chemistry 1.2 Định nghĩa, thuật ngữ, phân loại  Cơ sở Phương pháp phát chất phân tích:  Khối lượng, kết tủa  Màu sắc  Sự khúc xạ ánh sáng  Khả dẫn nhiệt  Độ hấp thụ  Sự phát xạ  Sự trao đổi e  Phổ khối lượng Trần Mai Liên Analytical Chemistry ` 1.2 Định nghĩa, thuật ngữ, phân loại  Tính đặc trưng tính chọn lọc?    Các phản ứng kỹ thuật thực với chất → đặc trưng (specific) Các phản ứng kỹ thuật áp dụng cho số chất → chọn lọc (selective) Chất (matrix):  Tất thành phần mẫu chứa chất phân tích Trần Mai Liên Analytical Chemistry ` 1.2 Định nghĩa, thuật ngữ, phân loại KẾT LUẬN: = {S, [Ci], [Qi] , [Ai] , T} Trong đó: S = matrix system Ci = species Qi = quantity Ai = accuracy T = time Trần Mai Liên Analytical Chemistry 10 6.2 Các yếu tố ah đến OXH - Kh Thế tiêu chuẩn Ảnh hưởng phản ứng kết tủa:   Ví dụ: Tính khử oxh – kh điều kiện cặp Cu(II)/Cu(I) có dư ion I- để tạo kết tủa với Cu+, TCuI = 10-12 Thế tiêu chuẩn pư tạo tủa 0,17V Từ đánh giá khả phản ứng Cu2+ với I- biết E0Cu2+/Cu= 0,153V; E0I3-/3I-= 0,5355V Trần Mai Liên Analytical Chemistry 11 6.3 Thế cặp oxy hóa khử liên hợp   Thế oxh-kh hỗn hợp cặp oxh-kh liên hợp thay đổi thêm vào lượng nhỏ chất oxh chất khử Ví dụ: 3+ 1M Fe2+ 1M:  Thế oxh-kh dung dịch hỗn hợp Fe 3+ [Fe ] E  E  0, 059 log  0, 77(V) 2+ [Fe ] Nếu thêm lít dung dịch hỗn hợp 0,1mol Ce4+ H2SO4 để xảy phản ứng: Ce4+ + Fe2+ = Ce3+ + Fe3+ Nồng độ Fe2+ giảm xuống 0,9 mol/L Nồng độ Fe3+ tăng lên 1,1 mol/L Trần Mai Liên Analytical Chemistry 12 6.3 Thế cặp oxy hóa khử liên hợp  Thế hỗn hợp là: 1,1 E  0, 77  0, 059 log  0, 785(V) 0,9 Trần Mai Liên Analytical Chemistry 13 6.4 Thế cặp oxy hóa khử khơng liên hợp    Giả sử dung dịch có chất:  Ox1 cặp liên hợp Ox1/Kh1  Kh2 cặp liên hợp khác Ox2/Kh2 Pt cho nhận e cặp: Ox1 + n1e ⇌ Kh1 Ox2 + n2e ⇌ Kh2 Pt tổng cộng: n2Ox1 + n1Kh2 = n2Kh1 + n1Ox2  Phương trình Nernst cặp: [Ox1 ] 0, 059 E1  E  log n1 [Kh1 ] Trần Mai Liên [Ox ] 0, 059 E2  E  log n2 [Kh ] Analytical Chemistry 14 6.4 Thế cặp oxy hóa khử khơng liên hợp      Ví dụ 1: Tính oxy hóa khử dung dịch hỗn hợp [Ce4+] = 1,1.10-1M [Fe2+] = 10-1M biết E0 (Ce4+/Ce3+) = 1,55V E0 (Fe3+/Fe2+) = 0,77V Giải Phản ứng: Ce4+ + Fe2+ = Fe3+ + Ce3+ Tồn lượng Fe2+ bị oxy hóa hồn toàn: [Fe3+] = [Ce3+] = 10-1 Nồng độ Ce4+ dung dịch: [Ce4+] = 1,1.10-1 – 10-1 = 10-2 Thế dung dịch tính theo cặp [Ce4+]/[Ce3+] E = 1,56V Trần Mai Liên Analytical Chemistry 15 6.4 Thế cặp oxy hóa khử khơng liên hợp   Ví dụ 2: Tính oxy hóa khử dung dịch hỗn hợp Ce4+ 9.10-2M Fe2+ 10-1M Đs: E = 0,8V Ví dụ 3: Tính oxy hóa khử dung dịch hỗn hợp Ce4+ 0,1M Fe2+ 0,1M Đs: E = 1,16V Trần Mai Liên Analytical Chemistry 16 6.5 Chất oxy hóa, khử đa bậc  Chất oxy hóa đa bậc chất bị khử theo nhiều nấc E10 = 0,77V Fe3+ + e ⇌ Fe2+ Fe2+ + 2e   ⇌ Fe0 E20 = -0,44V Đối với chất oxy hóa khử đa bậc, biết tiêu chuẩn nấc tính tiêu chuẩn nấc thứ Ví dụ: Biết tiêu chuẩn nửa phản ứng: E10 = -0,036V Fe3+ + 3e ⇌ Fe0 Fe2+ + 2e ⇌ Fe0 E20 = -0,44V Hãy tính oxy hóa khử cặp: Fe3+/Fe2+ Trần Mai Liên Analytical Chemistry 17 6.5 Chất oxy hóa, khử đa bậc  Quy tắc Luther: Nếu m, n p bậc oxy hóa chất oxy hóa chất khử đa bậc (giả sử m > n > p) thì: (m  p)E 0(m,p)  (m  n)E 0(m,n )  (n  p)E 0(n,p) Trần Mai Liên Analytical Chemistry 18 6.6 Hằng số cân phản ứng oxy hóa khử Giả sử có phản ứng oxy hóa khử: Ox1 + Kh2 ⇌ Ox2 + Kh1  [Kh1 ]a [Ox ]b K= [Kh ]a [Ox ]b Hằng số cân phản ứng:  Bán phản ứng 1: aOx1 + ne ⇌ aKh1 Bán phản ứng 2: bOx2 + ne ⇌ bKh2 0, 059 [Ox1 ]a E0  E  lg n [ Kh1 ]a 0, 059 [Ox2 ]b E2  E  lg n [ Kh2 ]b Khi phản ứng đạt cân E1 = E2, nên: a b 0,059 [Ox1 ] 0,059 [Ox2 ] E  lg lg a  E2  n [ Kh1 ] n [ Kh2 ]b Trần Mai Liên E10  E 20 Analytical Chemistry  0, 059 [ Kh1 ]a [Ox2 ]b lg n [Ox1 ]a [ Kh2 ]b n ( E10  E 20 ) lg K  0, 059 19 6.7 Vận tốc phản ứng oxy hóa khử  Yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng oxy hóa khử:  Chất xúc tác  Sự cảm ứng Trần Mai Liên Analytical Chemistry 20 CƠ SỞ LÝ THUYẾT HĨA PHÂN TÍCH GV: Trần Mai Liên Trần Mai Liên Analytical Chemistry 1 Chương 7: CB hai dung môi không trộn lẫn Sự chiết 7.1 Khái niệm Định nghĩa 7.2 Phân loại hệ chiết 7.3 Ý nghĩa ứng dụng phương pháp chiết Trần Mai Liên Analytical Chemistry 7.1 Khái niệm Định nghĩa   Chiết trình tách phân ly chất Quá trình chiết chuyển lượng nhỏ chất nghiên cứu từ thể tích lớn vào thể tích nhỏ dung môi khác (qt làm giàu) Extraction of carotene from carrots Trần Mai Liên Analytical Chemistry 7.2 Phân loại hệ chiết   Hệ chiết chelate Hệ chiết liên hợp ion, trao đổi ion dị đa acid Trần Mai Liên Analytical Chemistry 7.3 Ý nghĩa ứng dụng phương pháp chiết  Tách, phân ly, làm giàu chất Trần Mai Liên Analytical Chemistry