GIỚI THIỆU về môn học hóa phân tích

GI IăTHI UăV ăMƠN H C V ătrí,ăỦănghĩa,ăvaiătrịămơnăh c Mơn h c Hố h c phơn tích lƠ m t nh ng ki n th c c b n ban đ u môn h c liên quan đ n vi c phơn tích s n ph m d u khí Mơn h c nƠy cung c p cho h c viên ki n th c c b n c a NgƠnh phơn tích hóa h c, t h c viên t hình thƠnh kỹ s d ng d ng c phịng thí nghi m phơn tích đ có th phơn tích đ c ch tiêu s n ph m c a d u khí ph n c s , nh v n d ng sáng t o ki n th c đ c h c đ hi u vƠ tìm tịi kh c ph c thí nghi m t ng t c a th c t NgoƠi ra, môn h c rèn luy n cho h c viên nh ng Ủ th c vƠ thói quen qua bƠi th c hƠnh, luy n t p t ng giai đ an M cătiêuăc aămônăh c H c xong môn h c nƠy, h c viên c n ph i: N m v ng khái ni m c b n v hóa phơn tích Phơn tích đ nh tính Phơn tích đ nh l ng Hi u bi t đ nh lu t hóa h c Th c hi n phơn tích lo i ch t khác M cătiêuăth căhi năc aămônăh c Khi hoƠn thƠnh môn h c nƠy, h c viên có kh năng: Mơ t khái ni m c b n v phơn tích đ nh tính vƠ đ nh l ng Phân tích ion theo: + Phơn tích đ nh tính + Phơn tích đ nh l ng Phơn tích lo i ch t khác Th c hi n thí nghi m lƠm PTN hóa phơn tích c a tr ng N iădungăchínhăc aămơn h c Bài 1: Khái ni m c b n.(h th ng phơn tích đ nh tính) Bài 2: Phơn tích đ nh tính Cation nhóm Bài 3: Phơn tích đ nh tính Cation nhóm β Bài 4: Phơn tích đ nh tính Cation nhóm γ Bài 5: Phơn tích kh i l ng (phơn tích đ nh l kh i l ng) Bài 6: Phơn tích th tích Bài 7: Phơn tích đ nh l ng acid ậ baz Bài 8: Phân tích đ nh l Bài 9: Phân tích đ nh l Bài 10: Phân tích đ nh l ng oxy hoá kh ng t o ph c ng t o t a ng CÁC HỊNHăTH CăHO TăĐ NGăH CăT PăCHệNHăTRONGă MỌNăH C - H c l p v : + Các dung d ch + Phơn tích đ nh tính cation nhóm 1,2,3 + Phơn tích đ nh l kh i l ng + Phơn tích đ nh l pháp th tích + Các ph chu n đ ng theo ph ng pháp ng theo ph ng pháp tính sai s ng c a phép - T nghiên c u tƠi li u liên quan đ n Phân tích - c s Theo dõi vi c h - Làm t p v h ng d n gi i bƠi t p dung d ch, bƠi t p v xác đ nh hƠm l - ng m u ch t Tính tốn bƠi tốn sai s báo cáo v hƠm l ng đƣ đ c tính tốn - Th o lu n vƠ xơy d ng cơng th c tính tốn, - h th ng phơn tích đ nh tính Tham gia bƠi ki m tra đánh giá ch t l - h c t p Tham gia bƠi th c hƠnh t i phịng thí ng nghi m YểUăC UăV ăĐÁNHăGIÁăHOẨNăTHẨNHăMƠN H C V ăki năth c - V n d ng đ c ki n th c đƣ đ c h c đ xác đ nh đ c ph ng pháp phơn tích cho phù h p v i m t s m u th c - Xơy d ng đ - chúng Xác đ nh đ - cđ ng đ nh phơn vƠ đồ th c a c ch th t ng ng cho phép chu n đ V n d ng đ c lỦ thuy t v dung d ch đ xác đ nh đ c y u t nh h ng đ n dung d ch V n d ng t t cơng th c phơn tích đ toán đ c hƠm l ng ch t phơn tích V ăkỹănĕng - - ThƠnh th o thao tác s tính d ng thi t b , d ng c phơn tích phịng thí nghi m - Tính tốn đ c sai s q trình phơn tích Tính tốn thu n th c bƠi toán v xác đ nh hƠm l ng dung d ch phơn tích H th ng hố đ c cách đ nh tính ion - dung d ch Th c hi n t t bƠi thí nghi m c a mơn h c - Xác đ nh đ - c hƠm l ng m u ch t ban đ u V ătháiăđ Nghiêm túc th c t p th c hi n thí nghi m phơn tích phịng thí nghi m - Ln ch đ ng vi c xác đ nh áp d ng ph ng pháp phơn tích - Đ ng viên, nh c nh đồng nghi p th c hi n thao tác kỹ thu t đƣ đ c h c BÀI CÁCăKHÁIăNI MăC ăB N Mã bài: HPT Gi iăthi u n Đ ti n hƠnh phơn tích đ c m u dung d ch c, c n ph i n m v ng m t cách có h th ng ki n th c v dung d ch, khái ni m liên quan hố phân tích M cătiêuăth căhi n H c xong bƠi nƠy h c viên có kh năng: Mô t s n ly dung d ch Mơ t tích s ion c a n c - pH c a dung d ch Mô t pH h acid - baz N m v ng khái ni m v đ hoƠ tan, tích s tan N m v ng khái ni m c b n v ph c ch t Mô t ph n ng th y phơn N iădungăchính S n ly dung d ch Tích s ion c a n c - pH c a dung d ch pH h acid - baz Khái ni m v đ hoƠ tan, tích s tan Khái ni m c b n v ph c ch t Ph n ng th y phơn 1.ă1.ăS ăđi nălyătrongădungăd ch 1.1.1.ăKháiăni măđi năly Dung d ch lƠ m t h đồng th gồm β hay nhi u ch t mƠ thƠnh ph n c a có th thay đổi gi i h n r ng Gồm γ lo i dung d ch: dung d ch khí, dung d ch l ng, dung d ch r n - Dung d ch khí lƠ h n h p c a hai hay nhi u ch t khí (nh khơng khí) Trong u ki n bình th ng t ng tác gi a phơn t nh nên dung d ch khí g n nh khí lƠ h n h p c h c Nh ng u ki n thay đổi v i áp su t cao, s hoƠ tan c a ch t khí gi ng nh s hoƠ tan c a ch t l ng, lúc nƠy chúng có l c t ng tác đáng k - Dung d ch l ng lƠ dung d ch đ c t o thƠnh t nh ng ch t có kh hoƠ tan dung môi - l ng Dung d ch r n lƠ nh ng tinh th đ c t o thƠnh s hoƠ tan c a ch t khí, l ng, r n dung môi ch t r n Xét h dung d ch l ng, cho ch t tan vƠo dung môi l ng, ln x y β q trình: q trình chuy n pha phá v c u trúc ch t tan thƠnh ion, phơn t hay nguyên t , khuy ch tán vƠo dung môi (đơy lƠ trình v t lỦ, thu nhi t) + trình sonvat hố t ng tác hình thƠnh gi a ph n t đƣ chuy n pha v i ph n t dung mơi (đơy lƠ q trình hố h c, phát nhi t ) "S n ly lƠ trình phơn ly ch t tan thƠnh nh ng ion mang n tích trái d u, ch t tr ng thái nóng ch y hay dung d ch, có kh phân ly thƠnh nh ng ion mang n tích trái d u, lƠm cho h có kh d n đ c n, g i lƠ ch t n ly " D í tác d ng c a dòng n, ion d ng di chuy n v phía n c c ơm (catod) nên g i lƠ cation, ion ơm di chuy n v n c c d ng (anod) nên g i lƠ anion Các ion có tính ch t khác hoƠn toƠn so v i nguyên t lo i nguyên t (chẳng h n, ion H+ có tính chua, gơy chua, lƠm quỳ tím hóa đ , nh ng ngun t H khơng có tính ch t nƠy) Phơn lo i: ch t n ly gồm hai lo i: Ch t n ly m nh: lƠ ch t n ly có kh phơn ly hoƠn toƠn, đ - c bi u th d u ( ) Ch t n ly y u: lƠ ch t n ly khơng có kh phơn ly hoƠn toƠn, đ c bi u th d u ( ) Ví d : dung d ch HCl, NaCl lƠ nh ng dung d ch ch t n ly m nh đ HCl c bi u th dung d ch n c lƠ: H+ + ClNaCl Na+ + Cl- Còn nh ng dung d ch FeCl , Cu(OH)2 lƠ nh ng dung d ch ch t n ly y u đ n r t y u, đ c bi u th dung d ch n c lƠ: FeCl2 Fe2+ + Cl- Cu(OH)2 Cu2+ + OH- v.v M t u c n l u Ủ lƠ: nh ng ion đ c minh h a ph ng trình n ly trình n ly, lƠ nh ng ion sonvat ch không ph i lƠ nh ng ion t (cách vi t trình bƠy lƠ cách bi u th s sonvat hoá đƣ đ c vi t gi n l c rồi) 1.1.2 H ngăs ăphơnălyădungăd ch 1.1.2.1.ăKháiăni m Trong dung d ch n ly có m t đ ng đ c xác l p cho trình đ ên ly ch t tan, chẳng h n cho ch t tan AmBn tan n c, q trình hoƠ tan ln bao gồm hai trình phơn ly ch t tan AmBn thành ion sonvat vƠ trình k t h p ion nƠy thƠnh phơn t AmBn Sau m t th i gian, v n t c c a β trình nƠy dung d ch đ t t i trình m A+n + n B-m AmBn Khi s đ KCB [ An ]m [Bm ]n = [ Am Bn ] c g i lƠ s n ly hay s phơn ly A mBn Đơy lƠ m t đ i l ng đặc tr ng cho ch t n ly hoƠ tan m t dung mơi nh t đ nh Ví d : đ i v i acid phơn ly m t n c nh CH3COOH là: CH3COO- + H+ CH3COOH Thì s phơn ly (hay cịn g i lƠ s acid): [ H ].[CH OO ] = 1,82 10 - [CH COOH ] KCB = Đ i v i acid phơn ly hai n c nh H 2CO3 : m i n c phơn ly có m t s t H2CO3 KCB = HCO3- ng ng + H + HCO3- [ H ].[HCO3 ] = - 6,35 [ H CO3 ] H+ + CO329 KCB = [ H ].[CO3 ] [ HCO3 ] = 10 - 10,33 Khái ni m v đ m nh c a m t acid hay m t baz có th đ c xác đ nh d a s phơn ly c a ch t đó: KCB c a ph ng trình n ly acid cƠng l n tính acid cƠng m nh (hay ng c l i đ i v i baz) Lúc đó, KCB cịn đ c g i lƠ s acid K a (hay đ i v i baz lƠ s baz Kb) Hằng s n ly c a m t ch t n ly r t ph thu c vƠo b n ch t c a dung mơi hoƠ tan Vi c thêm m t dung mơi khác có đ th m n môi nh h n n h n Dioxan có = 2,β so v i n c (chẳng c lƠ 80,4) vƠo dung d ch ch t n ly lƠm gi m s K nƠy (khi cho Dioxan vƠo dung d ch acid acetic pK a = 4,75 tăng lên pKa = 10,5β, t c s n ly đƣ b gi m g n tri u l n), k t q a ch t tan khó tan h n (Đ ti n vi c tính tốn, th ng s d ng pK a = - lg Ka pKb = - lg Kb, v i pKa + pKb = 14) 1.1.2.2 H ngăs ăb năvƠăkhôngăb n đ Các trình n ly dung d ch ch t n ly c xác đ nh đ nh l ng theo s n ly K CB, g i lƠ s phơn ly hay s không b n (KPl) Chẳng h n CH3COOH CH3COO- + H+ có KCB = KPl = 1,82.10 ậ Cịn q trình k t h p ion dung d ch ch t n ly đ c xác đ nh đ nh l g i lƠ s b n Chẳng h n: 10 ng theo s k t h p, Cx (1) = 0,098 0,0975 = 0,25 < QLth 0,098 0,096 Cx (2) = 0,0975 0,097 = 0,25 < QLth 0,098 0,096 Cx (3) = 0,097 0,098 0,096 = 0,5 < QLth 0,096 V y dƣy s nƠy khơng có sai s thơ b o, hay dƣy s th c nghi m đ c tính S li u thu đ c: Nồng đ c a NaOH TBình = 0,0971β5 (N) Ph ng sai m u = 0,00085γ91β ε= t.S n = 3,18 0,000835912 = 0,00135772 V y nồng đ c a NaOH = 0,0971β5 ± 0,001γ577β ả 0,097 ± 0,001 H Hay: 0,096(N) nồng đ NaOH 0,098 (N) NGăD NăGI IăCÁCăBẨIăT PăBẨIă8 Cho β cặp oxy hoá kh [MnO4- / Mn2+ ] [ClO3- (H+)/ Cl- ] có E0 l n l t lƠ 1,51(v) vƠ 1,45(v) Xác đ nh chi u ph n ng x y vƠ s c a ph n ng pH = Cho mi ng đồng kim lo i vƠo dung d ch AgNO 0,01M Tính KCB vƠ nồng đ ion kim lo i dung d ch t o thƠnh Bi t E Cu = 0,34(v) Cu =0,8(v) E Ag Ag Vi t cơng th c tính th n c c E (v) chu n đ V0 (mL) dung d ch Fe2+ C0N V (mL) dung d ch 427 Ce4+ CN tr a) b) Tổng quát chu n đ Tr c xa m t ng đ c) T i m t d) Sau xa m t Bi t E ng h p sau: Fe3 / Fe2 ng đ ng ng ng đ ng = + 0,68 (v), E Ce / Ce = + 1,44(v) Ti n hƠnh pha tr n dung d ch Cu+ 10 ậ M v i dung d ch Na2S 0,1M, đo th n c a dung d ch n c c đồng-SCE đ c giá tr - 0,906(volt) Gi s dung d ch không x y trình t o ph c hydroxo c a ion Cu+, pH dung d ch đo đ n c c chu n c a đồng lƠ E Cu đ c lƠ 8, th = + 0,34 H2S Cu c xem lƠ m t dung d ch acid y u hai ch c có s phơn ly acid β n c l n l t lƠ: 10ậ7,10 ậ 12,89 Tính nồng đ [Cu+] t i th i m sau pha tr n Gi i Các bán ph n ng Oxy hoá kh : Mn2+ + H2O MnO-4 + H+ + e ClO3- + H+ + e E10 = 1,51(v) Cl- + H2O E 20 = 1,45(v) Đ ph n ng x y E > mƠ v i pH = [H+] = 1N Nên E10 - E 20 = 1,51 - 1,45 = + 0,06 t ng ng v i chi u c a ph n ng: MnO-4 + Cl- + 18 H+ Mn2+ + ClO3- + H2O Áp d ng tính s bằng: KCB = 10 6.5.( E E ') , 059 = 10 30,5 Xét trình n ly: AgNO3 → Ag+ + NO3Nên ph n ng n hoá x y gi a Ag+ Cu là: 428 Ag  + Cu2+ Ag+ + Cu Nồng đ ban đ u: 0,01 Nồng đ bằng: 0,01 ậ x Ta có: KCB = x x 0,01 x Mặt khác theo h qu t ph KCB = 10 Do đó: m.n E 0,059 = 10 x = 10 ậ15,6 0,01 x ng trình Nernst: 2.1.( 0,8 0,34 ) 0,059 =10 ậ15,6 x = 2,071 10 ậ V y: [Cu2+ ] = 2,071 10 ậ M [Ag+] = 5,858 10 ậ 3M Ph n ng chu n đ : Ce3+ Ce4+ + e Fe3+ + e Fe2+ (1) E 20 = 0,68 (v) (2) Fe3+ + Ce3+ Fe2+ + Ce4+ Khi chu n đ : [Fe2+ ] + [Fe2+ ]ph n ng [Ce4+ ] + [Ce4+ ]ph Đặt E10 = 1,44 (v) = [ Fe2+ ]pt = V0 C V0 V = [ Fe2+ ]pt = VC V0 V n ng V.C = F V0 C Công th c tổng quát lƠ: ([Ce4+ ] - [Fe2+ ]) Tr (3) c xa m t E= V0 V = F-1 V0 C ng đ E + 0,059 lg ng: [Ce4+ ] (3) F [ F e3 ] = 0,68 + 0,059 lg F [F e ] 429 T i m t ng đ ng: F = 1và [Fe2+ ] = [Ce4+ ] Etd = 1,44 0,68 = 1,06 Sau xa m t ng đ ng: [Fe2+ ] : (3) E = 1,44 + 0,059 lg (F - 1) Ph n ng phóng n c a ion: Cu+ + e Nên theo ph ECB = E Cu + Cu Cu2+ ng trình Nernst: 0,059 lg [Cu+] n = 0,34 + 0,059 lg [Cu+] H Th đo đ c dung d ch lƠ: ECB = Edo + Echuan= - 0,906 + 0,247 = - 0,659(v) Do đó: [Cu+] = 10 ậ 19,48 NGăD NăGI IăCÁCăBẨIăT PăBẨIă9 Vi t công th c tính pMg chu n đ V0 (mL) dung d ch Mg2+ C0N V (mL) dung d ch EDTA CN tr ng h p sau: a) b) Tổng quát chu n đ Tr c xa m t ng đ c) d) T i m t ng đ ng Sau xa m t ng đ ng Gi s ng Mg có kh t o ph c v i EDTA vƠ hydroxyt, EDTA acid đa ch c phơn ly b n n c, s b n u ki n c a ph c gi a M vƠ EDTA l n Hút 5mL dung d ch m u (có ch a ion Al 3+ ) v i 10 mL dung d ch chu n EDTA 0,1N thêm γ gi t ch th Bromcresol l c vƠo m t erlen, ch nh dung d ch pha tr n v pH = 5-6 cách cho NH4OH vào 430 đ n dung d ch có mƠu xanh Thêm ti p βmL dung d ch đ m pH = 5,5 Đun nhẹ kho ng 60 - 800C, l i thêm mL đ m pH = 5,5 + gi t ch th Xylenon da cam (lƠm m u bình nón lo i β50mL) Chu n đ dung d ch Zn2+ 0,1N (chu n nóng) cho đ n dung d ch chuy n t xanh sang vƠng c th tích dung d ch Zn2+ V0(mL), theo k t đo đ qu : Al 3+ M us V0 (mL) 9,8 9,7 9,7 V i đ tin c y 95% hƣy tính hƠm l có m u ban đ u S thí nghi m t 12,7 4,3 3,18 2,78 Q 1,22 0,94 0,77 0,64 9,6 ng g / L c a ion 10 2,57 2,45 2,37 2,31 2,23 0,56 0,51 0,47 0,44 0,41 Gi s dung d ch đ u có kh i l Gi i ng riêng d = g/mL Theo đ cho: Mg2+ (kí hi u M) ch có kh t o ph c v i EDTA (kí hi u Y) mƠ khơng có q trình ph nh hydroxo, hydrua s b n u ki n c a ph c nƠy l n, nên cách gi i b qua trình ph nƠy Ph ng trình chu n đ : M + Y MY ( ) (1) Khi ti n hƠnh chu n đ : 431 [M] + [M]pu = [M]bd = V.C = V0 C (2) VC V0 V [Y] + [Y]pu = [Y]bd = Đặt V0 C V0 V F: Ph (3) ng trình tổng quát đ nh phơn chu n đ lƠ: V0 C [M ] V V V0 V ( [M] ) =1-F V0 C [M ] Tr c xa m t ng đ ng: Gi s [M] = (1 - F) T i m t ng đ (5) [Y]