chương vi phân tích trọng lượng và cân bằng tạo tủa

PHÂN T PHÂN T Í Í CH TR CH TR Ọ Ọ NG LƯ NG LƯ Ợ Ợ NG NG & CÂN B & CÂN B Ằ Ằ NG T NG T Ạ Ạ O T O T Ủ Ủ A A ( ( Gravimetric analysis & Precipitation Gravimetric analysis & Precipitation Equilibria Equilibria ) ) Ts. PhạmTrần Nguyên Nguyên ptnnguyen@hcmus.edu.vn Chương Chương VI VI 2 A. Đặc điểm chung của phân tích trọng lượng. 1. Bảnchấtcủa phân tích trọng lượng 2. Các phương pháp phân tích trọng lượng 3. Tính toán trong phân tích trọng lượng 4. Cân bằng kếttủa B. Kỹ thuậtphântíchtrọng lượng 3 “Gravimetry is among the most accurate analytical techniques (but it is tedious !). T. W. Richards used it to determine atomic weights! He received the Nobel Prize in 1914 for his work” T.W. Richards 1868-1928 Chemistry 1914 Research on fixing the atomic weights of chemical elements 4 VI. A. Đặc điểm chung của phân tích trọng lượng • Là một trong những pp quan trọng nhấtcủa phân tích định lượng. • Đóng vai trò lớn đốivớisự thiếtlậpcácđịnh luật thành phần không đổi, định luậttuầnhoàn… • Được ứng dụng để xác định thành phầnhóahọccác loại đất đá, nham thạch, quặng, khoáng vật, kim loại, hợp kim, các silicat, các chấtvôcơ và hưuco • Liên quan mậ tthiết đếnsựđánh giá và xác nhận độ chính xác của các nghiên cứu các phương pháp mới của phân tích → phương pháp xác định trọng lượng có độ chính xác cao. 5 1. Bảnchấtcủaphântíchtrọng lượng • Là một pp của phân tích hóa học định lượng dựatrên sựđo chính xác khốilượng củamộtchấttinhkhiếthay ở dạng hợpchất có trong mẫucần phân tích. Mẫu(X?) X (t.k.) dd X + M Hòa tan MX MX (t.k.) Lọc, rửa Khó 6 2. Các phương pháp phân tích trọng lượng  Phương pháp tách  Phương pháp tủa  Phương pháp cất Cấutử cầnxácđịnh đượctáchradướidạng tự do và được cân trên cân phân tích H 2 O 2 đp Nước cường thủy Hợpkim(Au,Cu) dd (Au 3+ ,Cu 2+ ) Au Cu 7 2. Các phương pháp phân tích trọng lượng  Phương pháp tách  Phương pháp tủa  Phương pháp cất Kếttủa định luợng cấutử cầnxácđịnh bằng các pp hóa họcdướidạng hợpchất ít tan có thành phầnxácđịnh nghiêm ngặt. Kếttủatáchrađượcrửa, sấy hay đem nung. dd Fe 3+ 6 OH - t 0C Fe 3 O 4 Fe(OH) 3 8 2. Các phương pháp phân tích trọng lượng  Phương pháp tách  Phương pháp tủa  Phương pháp cất Cất định lượng cấutử cầnxácđịnh dướidạng hợpchất bay hơi ¾ Phương pháp cấttrựctiếp Cấutử bay hơicầnxácđịnh đượchấpthụ trựctiếpbằng chấthấpthụđặcbiệt. Dựavảosự tăng khốilượng chất hấpthụ tính đượclượng cấutử cầnxácđịnh +2+ 322 2232 (CaO,NaOH) CaCO 2H CO Ca + H O CO 2NaOH Na CO + H O t +⎯⎯→↑+ ↓ +→ 9 Sử dụng khi muốnxácđịnh độ ẩm, hay nướckết tinh trong các tinh thể. Sau khi cất hoàn toàn chấtcầnxácđịnh, hiệu số trướcvàsaukhicất chính là lượng chấtcầnxácđịnh. 22 2 2 BaCl .2H O BaCl 2H O t ⎯ ⎯→+↑ ¾ Phương pháp cấtgiántiếp ¾ Xác định được hàm lượng chấtcầnphântíchvới độ chính xác cao. Được dùng để xđịnh các kim loại, phi kim và thành phầncủaquặng, silicat, hợpchấthữucơ …  Ưuvànhược điểmcủa pp phân tích trọng lượng ¾ Nhược điểmchủ yếulàthờigianthựchiện kéo dài hơn nhiềuso với các pp chuẩn độ hay phân tích hóa lý. ¾ Tuy nhiên phân tích trọng lượng có thểđạt đến độ chính xác 0,01-0,005%, vượtxađộ chính xác của pp chuẩn độ 10 a. Tính khốilượng củachấtcầnxácđịnh (g) Cần bao nhiêu gam Pb(NO 3 ) 2 để chuyển 1g NaI thành PbI 2 ? (aq) 3 2(aq) 2 3(aq) 2NaI + Pb(NO ) PbI 2NaNO + R 3. Tính toán trong phân tích trọng lượng 32 32 Pb(NO ) Pb(NO ) NaI 3 2 NaI 32 (g)m 331,2g 1mol 1mol Pb(NO ) 1,0g 1,1 149,9 2 mol NaI mol Pb(NO ) g g = ×× × = Hàm lượng chấtcầnxácđịnh thường được tính dưới dạng gam hay % hệ số tỉ lượng → gam→ mol 11 a. Khốilượng củachấtcầnxácđịnh (g), tính bằng gam: • a A1 = klg củadạng cân chấtcầnxđịnh • F = thừasố phân tích trọng lượng A A1 mM F nM = ¾ Phân tích hàm lượng Fe trong dd phân tích theo khốilượng củaFe 2 O 3 đã được tách ra. 23 Fe Fe O 2M F M = ¾ Phân tích hàm lượng Fe 2 O 3 trong dd phân tích theo khối lượng củaFeđã được tách ra. 23 Fe O Fe M F 2M = 1 AA gaF= Trong công thức tính F, tử số là chấtcầnxđ, mẫulàdạng cân 12 Cl 2 trong mẫu chuyển thành Cl - dướidạng tủa AgCl. Tính khốilượng củaCl 2 nếucó1g AgCltáchra 1 AA gaF= A A1 mM F nM = 2 Cl AgCl M 71,0 F 2M 2*143,4 == 2 Cl AgCl 70,90 g a F 1 0,2474 2*143,4 g==× = 13 Tính klg củachấtcầnxácđịnh trong 1 gam tủatạo thành Ag 3 PO 4 Ag 3 PO 4 BaSO 4 P K 2 HPO 4 Bi 2 S 3 Dạng tủaChấtcầnxácđịnh 1 AA gaF= A A1 mM F nM = 34 34 34 PP P Ag PO Ag PO Ag PO gM 130,97 F 0,07399 a M 1 418,58 ==×== 34 34 34 24 24 24 KHPO KHPO KHPO Ag PO Ag PO Ag PO gM 1 174,18 F 0,41612 aM1418,58 ==×== 23 23 23 4 44 BaSO BaSO BaSO SS S gM 1 514,15 F 0,73429 a M 3 233,40 Bi Bi Bi ==×== 14 a. Tính toán kếtquả khi khi phân tích bằng pp kếttủa  Khốilượng củachấtcầnxácđịnh (g), tính bằng gam:  Tính hàm lượng % củachấtcầnxácđịnh A sample g % A 100% g = Orthophosphate (PO 4 3- ) đượcxácđịnh bằng trọng lượng của(NH 4 ) 3 PO 4 .12 MoO 3 (co M = 1876,5). Tính %P có trong mẫuvà%P 2 O 5 nếu 1,1682g tủa được tách ra từ 0,2711 g mẫu 15 Orthophosphate (PO 4 3- ) đượcxácđịnh bằng trọng lượng của(NH 4 ) 3 PO 4 .12 MoO 3 (co M = 1876,5). Tính %P có trong mẫuvà%P 2 O 5 nếu 1,1682g tủa được tách ra từ 0,2711 g mẫu P sample g % P 100% g =× 1,1682 (30,97 1876,5) % P 100% 7,111% 0,2711 × =×= P g .Fa = 25 1,1682 [141,95 (2 1876,5)] % P O 100% 16,30% 0,2711 ×× =×= 43 4 3 P(NH)PO.12MoO 1,1682 (M M ) % P 100% 0,2711 × =× 16 Mn được phân tích từ quặng bằng cách chuyểnMn thành Mn 3 O 4 . Tính % Mn 2 O 3 và % Mn có trong mẫu biết 1,52g mẫuquặng cho 0,126g Mn 3 O 4 . 23 % Mn O 8,58%= % Mn 5,97% = 17 Khốilượng mẫuquặng pyrite (FeS 2 không tinh chất) cầnlấy bao nhiêu để khốilượng củatủaBaSO 4 thu đượcbằng ½ %S có trong mẫu. 6,869g quang = 18 4. Cân bằng kếttủa pp phân tích trọng lượng kếttủa chính xác ⇔ kếttủa tan tốithiểu độ chính xác của pp < ± 0,1% ⇔ kếttủatạo thành 99,9%  Hạnchếđộtan củakếttủa? → điềukhiển thành phầncủaddtạokếttủa → hiểucácphản ứng cân bằng ảnh hưởng đếntủa  Kếttủatáchraphảicóđộ tan tốithiểu, phứctạo thành phảicóh ằng số không bềnnhỏ nhất, hằng số này biểuthị mức độ bềncủaphức  Cân bằng trong dd nước bão hòa củachất điệnlyíttan +- (aq) A g Cl A g Cl A g Cl+RR +- [A g ][Cl ] sp K = 19 4. Cân bằng kếttủa  Cân bằng trong dd nước bão hòa củachất điện ly ít tan Kt a An b ab Kt An KtabAn + R ab [Kt] [An] sp Kconst== K sp : hằng số tan hay tích số tan [Kt], [An]: nồng độ cation, anion tạo thành • [Kt] a [An] b > K sp : hợpchất it tan tách ra dướidạng kếttủa • [Kt] a [An] b < K sp : hợpchất it tan bị hòa tan • s = độ tan củachất điệnlyyếu= [Kt a An b ] / ab ab ab Kt An sp s Kab + = ab [Kt] [An] ( ) ( ) ababab sp Kasbssab + === 20 4. Cân bằng kếttủa  Tính độ tan độ tan đạtcực đại khi dd bão hòa không có các ion lạ • Thêm ion lạ tạohợpchất it tan Kt a An b : làm giảm độ tan • Thêm chất điện ly không có ion chung vớiKt a An b : làm tăng độ tan / ab ab ab Kt An sp sKab + = Tích số tan củaAgClở 25 o C là 1,0x10 -10 . Tính [Ag + ], [Cl - ] trong dd bão hòa AgCl và độ tan củaAgCl +- AgCl Ag Cl+R +- [A g ][Cl ] sp K = • s = độ tan củaAgCl • s = [Ag + ] = [Cl - ] = [AgCl] 5 1, 0 10 M AgCl sp sK − ==× [...]... = 7,9.10−3 M b) trong dd NaCl 0,1M (có μ = 0,1 và f2 = 0,33) 0 2K sp = [Ca 2+ ][ SO4 ] f 22 0 → SCaSO4 = [Ca 2+ ] = [SO 2- ] = 1 f 2 K sp 4 → SCaSO4 = 1 0,33 6, 25.10−5 = 2, 4.10−2 M Độ tan của CaSO4 tăng khi có NaCl → Hiệu ứng muối 27 VI B Kỹ thuật phân tích trọng lượng 1 Lấy và hòa tan mẫu cân 2 Kỹ thuật kết tủa 3 Lọc và rửa kết tủa 4 Chuẩn bị dạng cân 28 ... lớn hơn trong dd có chất điện ly có ion chung với kết tủa 24 4 Cân bằng kết tủa Ảnh hưởng của ion lên độ tan: K0sp & hệ số hoạt độ AgCl Ag + + Cl − o K sp = aAg+ aCl - = [Ag + ] f Ag + [Cl- ] fCl − K sp = o K sp f Ag+ fCl - • Khi lực ion = 0: Ksp = K0sp • hoạt độ ion giảm →Ksp tăng → độ tan tăng 25 Tính độ tan của AgCl trong dd NaCl 0,1M khi tính và không tính tới hệ số hoạt độ K0sp = 1,7.10-10 AgCl...10 mL dd AgNO3 0,20M được thêm vào 10 mL dd NaCl 0,10M Tính [Cl-] còn lại trong dd ở cb và độ tan của AgCl AgCl Ag + + Cl- K sp = [Ag + ][Cl- ] • # mmol Ag+ thêm vào dd = 0,20 x 10 = 2,0 mmol • # mmol Cl- = 0,10 x 10 = 1,0 mmol • # nồng độ Ag+ dư = (2,0 -1,0)/20 = 0,050 M 0,050*[Cl- ] = 1,0 ×10-10... tính đến hệ số hoạt độ Trong dd NaCl 0,1 M có μ = 0,1 và f1 = 0,76 0 K sp = [Ag + ][Cl- ] f12 0 K sp 1, 7.10−10 + → [Ag ] = = −1 = 2,9.10−9 M − 2 2 [Cl ] f1 10 (0, 76) sAgCl = [Ag + ] = 2,9.10−9 M K sp = [Ag + ][Cl- ] K sp 1, 7.10−10 + = [Ag ] = = = 1, 7.10−9 M − −1 [Cl ] 10 b) Không tính đến hệ số hoạt độ → S AgCl 26 Tính độ tan của CaSO4 trong nước và trong dd NaCl 0,1M K0sp = 6,26.10-5 CaSO 4 a) trong... của Ag2CrO4 trong nước , trong dd AgNO3 0,1M và trong dd Na2CrO4 0,1M Ksp= 2.10-12 c) Độ tan của Ag2CrO4 trong nước Na2CrO4 Ag 2 CrO 4 2Ag + + CrO 24 K sp = [Ag + ]2 [CrO 4 2- ] ⇒ [Ag + ] = K sp /[CrO 4 2- ] [CrO4 2- ] = 0,1M ⇒ [Ag + ] = 2.10−12 /(0,1) = 20 × 10−6 sAg2CrO4 = 1 2[Ag + ] = 2, 25.10−6 M 23 Tính độ tan của Ag2CrO4 trong nước , trong dd AgNO3 0,1M và trong dd Na2CrO4 0,1M Ksp= 2.10-12 a) Độ... 10-9 M s AgCl = [Cl]− = 2, 0 ×10−9 M So sánh với độ tan của AgCl trong nước (1,0.10-5), độ tan của AgCl khi có mặt Ag+ dư giảm đến 2,0.10-9 21 Tính độ tan của Ag2CrO4 trong nước , trong dd AgNO3 0,1M và trong dd Na2CrO4 0,1M Ksp= 2.10-12 a) Độ tan của Ag2CrO4 trong nước Ag 2 CrO 4 2Ag + + CrO 2- K sp = [Ag + ]2 [CrO 4 2- ] 4 sAg2CrO4 = 1 2[Ag + ] = [CrO 4 2− ] = 3 K sp / 4 sAg2CrO4 = 3 2.10−12 / 4 . Nguyên ptnnguyen@hcmus.edu.vn Chương Chương VI VI 2 A. Đặc điểm chung của phân tích trọng lượng. 1. Bảnchấtcủa phân tích trọng lượng 2. Các phương pháp phân tích trọng lượng 3. Tính toán trong phân tích trọng lượng 4. Cân. khốilượng củatủaBaSO 4 thu đượcbằng ½ %S có trong mẫu. 6,869g quang = 18 4. Cân bằng kếttủa pp phân tích trọng lượng kếttủa chính xác ⇔ kếttủa tan tốithiểu độ chính xác của pp < ± 0,1% ⇔ kếttủatạo. % hệ số tỉ lượng → gam→ mol 11 a. Khốilượng củachấtcầnxácđịnh (g), tính bằng gam: • a A1 = klg củadạng cân chấtcầnxđịnh • F = thừasố phân tích trọng lượng A A1 mM F nM = ¾ Phân tích hàm lượng Fe