Tiểu luận cách xác định sai số chuẩn độ trong phương pháp chuẩn độ đơn chức acid mạnh base mạnh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HÓA HỌC & VẬT LIỆU -o0o - ểu Ti lu ận BÁO CÁO ĐỒ ÁN: CHỦ ĐỀ m ôn CÁCH XÁC ĐỊNH SAI SỐ CHUẨN ĐỘ TRONG PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ ĐƠN CHỨC ACID MẠNH-BASE MẠNH c họ GVHD: Ths Trương Bách Chiến SVTH: Nguyễn Bảo Duy LỚP:09DHTP8 MSSV: 2008181034 Tp Hồ Chí Minh, Tháng 2/2019 (1 line) MỤC LỤC Danh sách hình ảnh Danh sách bảng biểu ii iii TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Lời cảm ơn iv ểu Ti PHẦN 1.TỔNG QUAN 1.1 Chuẩn độ 1.2 Acid - base 1.2.1 Theo Bronsted 1.2.2 Theo Lewis 1.2.3 Acid mạnh/ yếu 1.2.4 Base mạnh/ yếu 1.2.5 Hằng số acid - base 1.3 pH PHẦN NÔI DUNG ĐỒ ÁN 2.1 Thuốc thử chuẩn độ acid - base 2.2 Chất thị để chuẩn độ acid - base 2.3 Khái niệm chất thị 2.4 Những loại chất thị 2.5 Nguyên tắc chọn thị chuẩn độ acid - base 2.6 Sai số chuẩn độ acid - base 2.7 Dung dịch đệm 2.8 pH dung dịch đệm 2.9 Đệm dung dịch đệm 2.10 Chuẩn độ acid mạnh - base mạnh 2.10.1 Chuẩn độ acid mạnh base mạnh 2.10.2 Chuẩn độ base mạnh acid mạnh PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ận lu ôn m c họ 7 10 10 10 11 11 11 11 13 12 12 12 13 15 15 15 15 16 16 17 21 23 Tài liệu tham khảo 24 DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 1: Đường cong chuẩn độ Hình 2: Burret Hình 3: Bình định mức .9 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Hình 4: Pipet 10 Hình 5: Dụng cụ chuẩn độ .10 Hình 6: Thang pH 11 Hình 7: Đường cong chuẩn độ .19 ểu Ti ận lu ôn m c họ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1: Các chất thị .15 Bảng 2: So sánh chuẩn độ acid mạnh base mạnh ngược lại 18 Bảng 3: Kết chuẩn độ 20 ểu Ti ận lu ôn m c họ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HĨA HỌC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Nhóm sinh viên gồm : MSSV: MSSV: MSSV: ểu Ti Nhận xét : …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ận lu ôn m c họ Điểm đánh giá: …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… Ngày ……….tháng ………….năm 2014 ( ký tên, ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập tập với thầy , em trang bị cho kiến thức định mơn hóa phân tích Song lý luận sở, làm tảng để em tiếp cận gần với thực tế Thầy tạo điều kiện cho chúng em củng cố kiến thức kỹ năng, bước đầu làm quen với mơn học này.Để hồn thành báo cáo này, trước hết em xin trân thành cảm ơn đến Thầy tận tình truyền đạt kiến thức cho chúng em thời gian học tập trường Báo cáo kết trình học tập nghiên cứu, tiểu luận chúng em cịn nhiều thiếu sót, hạn chế Rất mong nhận ý kiến đóng góp Thầy để kiến thức em lĩnh vực hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! ểu Ti ận lu ơn m c họ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Phần 1: Tổng Quan ểu Ti 1.1 Chuẩn độ Chuẩn độ kỹ thuật phân tích cho phép xác định định lượng chất cần phân tích mẫu Kỹ thuật dựa phản ứng hoàn toàn chất cần phân tích dung dịch chuẩn độ với nồng độ biết thêm từ từ vào mẫu: Chất cần phân tích + dung dịch chuẩn = sản phẩm phản ứng Chất chuẩn (C): Là chất biết trước xác nồng độ phản ứng chọn lọc với chất xác định nhóm chất xác định điều kiện định Chất xác định (X): chất nhóm chất cần xác định nồng độ hàm lượng có mẫu phân tích Mẫu xác định: Hay cịn gọi mẫu phân tích đối tượng có chứa chất xác định cần phân tích Một mẫu xác định có nhiều chất xác định tùy theo yêu cầu phân tích Dung dịch xác định: dung dịch tạo từ mẫu xác định Điểm tương đương: điểm chất chuẩn tác dụng vừa đủ với với chất xác định, số đương lượng gam chất chuẩn chất xác định Chất thị: Là chất thêm vào bình phản ứng để tạo tình hiệu phân tích quan sát (màu sắc, kết tủa,…) phản ứng đạt đến điểm tương đương gần đến điểm tương đương Yêu cầu chất thị: + Bền môi trường sử dụng + Cân thị phải đạt nhanh + Có tượng thay đổi rõ rệt điểm tương đương gần điểm tương đương + Chỉ thị phải nhạy Điểm cuối chuẩn độ: Là thời điểm kết thúc chuẩn độ có tín hiệu chất thị Thơng thường điểm cuối chuẩn độ không trùng với điểm tương đương, nghĩa chuẩn độ dư thiếu chất chuẩn, phép chuẩn độ mắc sai số Sai số gọi sai số chuẩn độ Để cho sai số chuẩn độ không vượt sai số cho phép người ta phải chọn chất thị, điều kiện phản ứng, dụng cụ, thao tác thích hợp Phản ứng chuẩn độ: Phản ứng xảy chất chuẩn chất xác định thực thao tác chuẩn độ Phản ứng chuẩn độ phải thỏa mãn yêu cầu sau: + Phản ứng xảy hoàn oàn theo phương trình định + Phản ứng xảy nhanh, gần tức thời + Phản ứng phải chọn lọc + Phải có chất thị thích hợp để nhận biết điểm tương đương Phản ứng thị: Là phản ứng cho tín hiệu để nhận biết điểm tương đương, gọi điểm phản ứng cuối ận lu ơn m c họ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Nếu biểu diễn biến đổi nồng độ hay logarit nồng độ cấu tử X trình chuẩn theo thể tích thuốc thử thêm vào đồ thị, gọi đường cong chuẩn độ Đường cong chuẩn độ biểu diễn sau: Ti ểu Hình 1: Đường cong chuẩn độ ận lu Các kỹ thuật chuẩn độ: + Kỹ thuật chuẩn độ trực tiếp: Là kỹ thuật chuẩn độ mà chất chuẩn tác dụng trực tiếp với chất xác định thực thao tác chuẩn độ C + X ⇄ sản phẩm Tại điểm tương đương: (CNV)X = (CNV)C + Kỹ thuật chuẩn độ ngược: chất chuẩn (C) tác dụng trực tiếp với chất xác định (X) ta dùng chất chất (Y) tác dụng với (X) để tạo sản phẩm (E) cho (C) tác dụng với (E) X+Y⇄E E + C ⇄ sản phẩm Tại điểm tương đương: (CNV)X = (CNV)Y - (CNV)C + Kỹ thuật chuẩn độ thế: chất chuẩn (C) tác dụng trực tiếp với chất xác định (X) không tác dụng với sản phẩm (E) (X) (Y) lại tác dụng trực tiếp với (Y) X+Y⇄E C + Y ⇄ sản phẩm Tại điểm tương đương: (CNV)X = (CNV)C Các phương pháp chuẩn độ: + Phương pháp chuẩn độ acid – base: Một thể tích xác chất xác định acid base chuẩn độ trực tiếp gián tiếp dung dịch chuẩn base hay acid với thị màu acid - base Điểm cuối chuẩn độ xác định có ơn m c họ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC ểu Ti chuyển màu chất thị Dựa vào thể tích điểm cuối định luật đương lượng để tính kết Phản ứng tổng quát: H+ + OH- ⇄ H2O + Phương pháp chuẩn độ tạo phức (phương pháp chuẩn độ Complexon): Phương pháp chuẩn độ Complexon phương pháp chuẩn độ tạo phức sử dụng thuốc thử có tên Complexon (Complexon tên chung để aicd aminopolycarbonxylic Ethylenediaminetetraacetic acid sử dụng rộng rãi Ký hiệu EDTA) (C) để chuẩn độ ion kim loại (M), theo cân tạo thành phức MC Phản ứng tổng quát: M + C ⇄ MC (phức tan) + Phương pháp chuẩn độ tạo tủa: Phương pháp chuẩn độ kết tủa dựa phản ứng tạo kết tủa: X + R ⇄ RX + Phương pháp chuẩn độ oxy hóa khử: Phản ứng chuẩn độ dựa oxi hóa khử, chất X dạng khử thuốc thử R dạng oxi hóa ngược lại Phản ứng chuẩn độ có dạng tổng quát: NRXkh + nXROx ⇄ nRXOx + nXRkh Dụng cụ: + Burret ận lu m + Bình định mức ôn Hình 2: Burret c họ Hình 3: Bình định mức + Pipet TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Hình 4: Pipet + Dụng cụ chuẩn độ đầy đủ ểu Ti ận lu ơn m Hình 5: Dụng cụ chuẩn độ c họ 1.2 Acid – Base 1.2.1 Theo thuyết Bronsted Acid tiểu phân (cation, anion, phân tữ trung hòa) có khả cho proton CH3COOH + H2O ↔ CH3OO- + H3O+ Base tiểu phân (cation, anion, phân tữ trung hịa) có khả nhận proton NH3 + H2O ↔ NH4+ + OHKhi cho proton, acid tao thành base liên hợp Ngược lại, base tạo thành acid liên hợp 1.2.2 Theo Lewis Acid chất có khả nhận cặp e- tạo liên kết cộng hóa trị Base chất có khả cho cặp e- tạo liên kết cộng hóa trị 1.2.3 Acid mạnh/yếu Các acid mạnh có Ka lớn ( đạt tới vơ cực, gần điện li hoàn toàn ): HCl, HBr, HI, H2SO4, HNO3, HClO3,… TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HĨA HỌC ểu Ti Các acid yếu có Ka nhỏ ( điện li phần ): H3PO4, H2CO3, CH3COOH, C6H5COOH,… 1.2.4 Base mạnh/yếu Base mạnh có Kb lớn: NaOH, Ba(OH)2, KOH, LiOH,… Base yếu có Kb nhỏ: Fe(OH)2, Mg(OH)2, Cu(OH)2,… 1.2.5 Hằng số acid – base Hằng số acid-base ( Ka – Kb ) Dựa vào Ka, Kb, người ta đánh giá độ mạnh acid hay base Ka lớn, độ acid mạnh, base liên hợp với yếu ngược lại Khi Ka Kb nhỏ, biểu diễn đại lượng theo logarit thập phân pKa = -logKa pKb = -logKb 1.3 pH Với giá trị [H+] hay [H3O+] bé, để tiện cho việc biểu thị tính acid dung dịch, người ta thay giá trị âm thập phân logarit thập phân giá trị [H+] hay [H3O+], đại lượng gọi số nồng độ ion hydro, kí hiệu pH pH = -log[H+] pOH = -log[OH-] Khi giảm [H+], giá trị pH tăng lên, tăng [OH-] giá trị pOH giảm xuống Trong mơi trường trung hịa pH = pOH = Trong môi trường acid pH < pOH; pH < Trong môi trường base pOH < pH; pH > ận lu ơn m c họ Hình 6: Thang pH Phần 2: Nội Dung Tiểu Luận 2.1 Thuốc thử chuẩn độ acid – base Trong phương pháp chuẩn độ acid - base, acid base mạnh luôn dùng làm thuốc thử chuẩn phản ứng với tham gia chúng xảy hoàn toàn so với phản ứng với tham gia acid base yếu Cũng TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC ểu Ti phép chuẩn độ kết tủa, phản ứng xảy hoàn toàn, hàm số π biến đổi lớn dễ xác định điểm cuối 2.2 Chất thị để chuẩn độ acid – base Nhiều hợp chất tổng hợp tự nhiên có màu khác tùy thuộc vào pH dung dịch Một số chất từ lâu sử dụng để rõ tính kiềm tính axit nước Chúng quan trọng nhà hóa học đại việc dùng chúng để xác định pH dung dịch để phát điểm cuối chuẩn độ acid – base 2.3 Khái niệm chất thị Những thị acid – base hợp chất hữu biểu lộ tính acid yếu base yếu Phản ứng phân li liên hợp chất thị kèm theo chuyển vị cấu tạo bên dẫn tới biến đổi màu Chúng ta đưa phản ứng điển hình thị acid – base dạng sau: H2O + HIn ↔ H3O+ + In(màu acid) (màu kiềm) Hoặc In- + H2O ↔ InH + OH(màu kiềm) (màu acid) Trong dung dịch axit mạnh, thị dạng HIn dạng chiếm ưu thế, tương ứng với "màu acid" In- "màu kiềm" Trong dung dịch kiềm, hạt In chiếm ưu tương ứng với "màu kiềm" chất thị Khi cân bằng, q trình đặc trưng số ận lu m K a =¿ ¿ ¿¿ ơn Có thể biến đổi phương trình sau c họ Khi pH biến đổi, dung dịch chứa chất thị biến đổi liên tục thành phần phần trăm dạng màu Nhưng mắt người khơng nhạy với biến đổi Thường dạng phải từ đến 10 lần dạng người quan sát nhận biết màu nó; tiếp tục tăng lượng dư dạng khó nhận biết Sự biến đổi màu thị nhận biết vùng mà dạng dạng – 10 lần Như "s ự biến đổi màu" quan sát phản ánh chuyển dịch cân thị Xét HIn làm ví dụ, nói rằng, thị thể màu axit hồn tồn để người quan sát nhận biết ¿¿¿ Bên khoảng xác định đại lượng đó, màu màu hỗn hợp thị Nhưng giới hạn số nêu tất nhiên phản ánh tính chất trung bình thị Một số chất thị biến đổi màu khoảng hẹp nồng độ dạng acid dạng kiềm, số khác lại biến đổi khoảng rộng Hơn nữa, khả người quan sát phân biệt màu không đồng Những người mù màu không phân biệt số sắc thái màu TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Nếu thay hai tỷ số nồng độ vào phương trình số phân li thị tính khoảng nồng độ ion hidro cần thiết để chuyể màu thị Đối với màu hoàn toàn acid: ¿¿¿¿ Và cách tương tự với màu hoàn toàn kiềm: ¿¿¿¿ Để thu khoảng chuyển màumau2a thị tìm logarit âm phương trình Khoảng pH chuyển màu thị: từ log 10 K a đến−log Ka =từ −1+ p K a đến−(−1 ) + p K a= p K a ±1 10 ểu Ti Như vậy, chuyển màu thị với số phân li acid 1.10 -5 quan sát thấy pH dung dịch biến đổi từ đến Dễ dàng rút hệ thức tương tự với thị loại kiềm 2.4 Những loại thị acid – base Danh sách hợp chất có tính chất thị acid - base danh sách chất hữu Thường tìm thị có màu biến đổi khoảng pH cần thiết ận lu m Khoảng biến đổi pH Sự biến đổi màu Timol chàm 1,2 - 2,8 8,0 - 9,6 Dạng acid Đỏ Vàng Metyl vàng Metyl da cam Bromcresol lục Metyl đỏ Clophenol đỏ Bromtymol xanh Phenol đỏ Crezol đỏ 2,9 - 9,6 3,1 - 4,4 3,8 - 5,4 4,2 - 6,3 4,8 - 6,4 6,0 - 8,0 6,4 - 8,0 7,4 - 9,0 1,2 - 2,8 Loại thị ôn Tên Đỏ Đỏ Vàng Đỏ Vàng Vàng Vàng Vàng Xanh biển Vàng Đỏ Xanh biển 2 1 Vàng Vàng Đỏ Đỏ Đỏ gạch Vàng 1 c họ Dạng kiềm Vàng Xanh TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Phenolphtalein Tymolphtalein Alizarin 8,0 - 9,6 Không màu 9,3 - 10,5 Không màu 10,1 - 12,0 Không màu Bảng 1: Các chất thị Đỏ Xanh biển Tím 1 ểu Ti Chỉ thị acid: HIn + H2O ↔ H3O+ + InChỉ thị kiềm: In- + H2O ↔ InH + OHPhần lớn chất thị acid - base có cấu trúc đặc trưng chia thành loại Trong có loại sử dụng phổ biến: Những thị phtalein: Phần lớn thị phtalein không màu dung dịch acid có màu mơi trường kiềm Trong môi trường kiềm mạnh màu chúng bị chậm Những thị sulfophtalein: Đặc trưng nhiều thị sulfophtalein có hai khoảng chuyển màu; khoảng quan sát thấy dung dịch acid, khoảng khác mơi trường trung tính kiềm vừa phải Khác với chất màu phtalein, thị loại có dạng kiềm màu đỏ bền môi trường kiềm mạnh Những thị azo: Khi tăng độ kiềm môi trường màu phần lớn thị azo biến đổi từ màu đỏ sang vàng; điểm chuyển màu thị chuyển dịch chút vùng acid Metyl da cam metyl đỏ đại diện phổ biến loại thị 2.5 Nguyên tắc chọn thị chuẩn độ acid - base Để sai số thị không vượt sai số cho phép ta phãi chọn chất thị theo nguyên tắc sau: + CHỉ thị có khoảng đổi màu nằm bước nhảy pH + Chỉ thị có pT gần pHtđ tốt Thơng thường pT ≈ pKct Ví dụ: Chuẩn độ dung dịch HCl 0,1M dung dịch NaOH 0,1M có bước nhảy pH từ ÷ 10 ta dùng chất sau làm thị: metyl đỏ (4,4 ÷ 6,2), phenolphtalein (8 ÷ 10) 2.6 Sai số chuẩn độ acid - base Cần phân biệt hai loại sai số chuẩn độ Sai số hệ thống pH chuyển màu thị khác với pH điểm tương đương phản ứng hóa học dùng để chuẩn độ sai số loại thứ Có thể giảm sai số đến cực tiểu cách lựa chọn cẩn thận thị Thí nghiệm trắng cho bổ tương ứng Sai số ngẫu nhiên khả người quan sát phân biệt cách lặp lại thời điểm chuyển màu bị hạn chế loại sai số thứ hai Giá trị sai số phụ thuộc vào biến đổi pH mililit thuốc thử điểm tương đương, nồng độ thị phương pháp nhà phân tích dùng để phân biệt hai màu thị Khi quan sát mắt với thị acid - base sai số trung bình khoảng ± 0,5 n vị pH So sánh màu dung dịch bị chuẩn chứa lượng thị "đối chứng" giá trị pH tương ứng thường cho phép hạ thấp sai số đến ± 0,1 đơn vị pH nhỏ Rõ ràng, ận lu ôn m c họ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC ểu Ti giá trị gần mức độ đáng kể chúng phụ thuộc vào chất thị vào trình độ người thực 2.7 Dung dịch đệm Dung dịch đêm pH dung dịch thay đổi ta them vao lượng nhỏ acid hay base mạnh Dung dịch đệm thường dung dịch đồng thời chứa acid yếu base lien hợp ngược lại Có loại dung dịch đệm: + Dung dịch đệm axit hệ dung dịch đệm hình thành cách trộn lẫn axit yếu với muối với bazơ mạnh + Dung dịch đệm bazơ dung dịch đệm hình thành cách trộn lẫn bazơ yếu với muối với axit mạnh Dung dịch đệm tạo thành chất lưỡng tính axit-bazơ 2.8 pH dung dịch đệm pH dung dịch đệm acid hay dung dịch đệm base phụ thuộc vào số cân acid/base yếu tỉ số nồng độ đầu muối nồng độ đầu acid/base Do đó, ta pha lỗng đệm vào dung dịch acid/base pH thay đổi khơng thay đổi Xét dung dịch đệm chứa acid yếu HA có nồng độ Ca base liên hợp A- (dưới dạng muối MA) có nồng độ Cb có cân sau: K a =¿ ¿ HA ⇄ H+ + A-; MA ⇄ M+ + A-; A- = H2O ⇄ HA + OHPhương trình bảo tồn điện tích: [H+] + [M+] = [OH-] + [A-] Với [M+] = Cb => [H+] + Cb = [OH-] + [A-] => [A-] = Cb + [H+] + [OH-] Phương trình bảo tồn khối lượng: [HA] = [A-] = Ca + Cb => [HA] = Ca + Cb - [A-] => [HA] = Ca + Cb - Cb - [H+] + [OH-] ¿¿ => [HA] = Ca - [H+] + [OH-] => => ¿ Nếu dung dịch có tính acid, [H+] >> [OH-], bỏ qua [OH-] (*) => ¿ Nếu dung dịch có tính base, [OH-] >> [H+], bỏ qua [H+] (*) => ¿ Nếu Ca, Cb lớn so với [H+] [OH-], ta có: ận lu ơn m c họ C a (*) => ¿ => pH= p K a−lg C b 2.9 Đệm dung dịch đệm Đệm dung dịch đệm pH khả chống lại thay đổi pH dung dịch thêm vào dung dịch acid hay base mạnh Hay nói cách khác, đệm dung dịch đệm pH biểu diễn số mol base mạnh hay aicd mạnh cần thêm vào 1l dung dịch để pH tăng hay giảm đơn vị pH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Nếu gọi ∆pH độ biến thiên pH thêm đại lượng ∆Ca acid mạnh hay ∆Cb base mạnh, đệm thường kí hiệu π tính theo cơng thức sau: π= ∆ C b −∆ C a = ∆ pH ∆ pH Với ∆Ca, ∆Cb ∆pH nhỏ, ta có π= dC b −d Ca = dpH dpH 2.10 Chuẩn độ acid mạnh - base mạnh Base mạnh acid mạnh Acid mạnh base mạnh Bài toán Chất cần chuẩn XOH: C0 (M), V0 (ml) Chất chuẩn HY: C (M), V (ml) ểu Ti Chuẩn độ ận lu Chất cần chuẩn HY: C0 (M), V0 (ml) Chất chuẩn XOH: C (M), V (ml) H+ + OH-  H2O H2O ôn m Phương trình chuẩn độ TP điểm tương đương pH tương đương C V = C0 V Kw ] h ( ) K C [C−(h− ] h ) w C V = C0 V c F= C [C0 + h− họ H2O ↔ H+ + OH- Cân F F= Sai số ( S %= h− K w C +C h C C ) w ( S %=− h− K w C +C h C C Bảng 2: So sánh chuẩn độ acid mạnh base mạnh ngược lại 2.10.1 Chuẩn độ acid mạnh base mạnh Tổng quát: Chuẩn độ HA (C0, V0) BOH (C, V) Lượng base thêm vào = lượng acid phản ứng F= CV C0 V (F tỉ số mol) Kw ] h ( ) K C [C+ ( h− ] h ) C [C0 − h− ) TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HĨA HỌC Với giá trị V có giá trị F tương ứng + F = 0: chưa thêm BOH + F = 1: HA hết, điểm tương đương + F < 1: Trước điểm tương đương + F > 1: Sau điểm tương đương Tại điểm tương đương: [H+] = [OH-] C0V CV = =¿ ¿ V +V V 0+V ¿> C V −CV =¿ V +V V +V CV −C V =¿ C0V ểu ¿> Ti Nhân vế với C V 0 Ta có phương trình chuẩn độ: ận lu ¿ → F−1=¿ ơn m Biện luận: + Khi F = 0, dung dịch có acid mạnh (chưa thêm BOH) pH = -lgC0 + Khi F < 1, dung dịch [H +] lớn so với [OH-] bỏ qua [OH-] đó: F−1=−¿ + Sát điểm tương đương: dịch cịn lại hàm lượng [H +] ít, khơng thể bỏ qua [OH-], phương trình chuẩn độ giữ nguyên + Tại điểm tương đương: F = → [H+] = [OH-] + Sau điểm tương đương, dung dịch có [OH -], lượng [H+] khơng đáng kể: c họ F−1=¿ Chú ý: Tại điểm tương đương điểm sát tương đương C0V0 = CV V C V + V C +C = = = V0 C V0 C F−1=¿ Ví dụ: Chuẩn độ 100ml HCl 0,1N dung dịch NaOH 0,1N Table VNaOH thêm vào (ml) F Thời điểm pH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC 50 90 99 99,9 99,99 100 100,01 100,1 101 111 0,5 Trước điểm tương đương 0,9 0,99 0,999 0,9999 Sát điểm tương đương Điểm tương đương 1,0001 Sát điểm tương đương 1,001 Sau điểm tương đương 1,01 1,11 Bảng 3: Kết chuẩn độ 1,48 2,28 3,3 4,3 6,89 7,11 9,7 10,7 11,7 ểu Ti ận lu ơn m c họ Hình 7: Đường cong chuẩn độ Nhận xét: + Khi thêm NaOH vào, từ giá trị từ đến 99,99 ml, pH dung dịch tăng chậm + Trong khoảng hẹp từ 99,99 đến 100,01 pH dung dịch thay đổi mạnh, đường định phân dốc , đoạn dốc gọi bước nhảy đường định phân + Với loại axit, bước nhảy phụ thuộc vào nồng độ Nồng độ axit lớn bước nhảy dài ngược lại TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC + Vẽ đường định phân để biết biến thiên pH, xác định bước nhảy đường định phân, với mục đích chọn chất thị cho q trình chuẩn độ + Chất thị thích hợp cho trình chuẩn độ chất thị có khoảng đổi màu nằm bước nhảy đường định phân + Ngồi việc vẽ đường định phân để tìm chất thị cịn chọn chất thị cách tính sai số Sai số chất thị Sai số thị điểm cuối trình chuẩn độ không trùng với điểm tương đương S %= CV 0−C V G−D 100= 100= ( F−1 ) 100 D C0V Ti G: giá trị gần D: giá trị Tại điểm tương đương sát điểm tương đương: S %=¿ ểu Quy ước: Dấu “ - ”: việc chuẩn độ kết thúc trước điểm tương đương Dấu “+”: việc chuẩn độ kết thúc sau điểm tương đương Phép chuẩn độ chấp nhận không mắc sai số khi: -0,2% ⸻ +0,2% 2.10.2 Chuẩn độ base mạnh acid mạnh Tổng quát: Chuẩn độ BOH (C0, V0) HA (C, V) Lượng acid thêm vào = lượng base phản ứng ận lu (F tỉ số mol) ôn CV C0 V m F= ¿> C V −CV =¿ V +V V +V Nhân vế với C V 0 ¿> CV −C V =¿ C0V Ta có phương trình chuẩn độ: c C0V CV = =¿ ¿ V +V V 0+V họ Với giá trị V có giá trị F tương ứng + F = 0: chưa thêm HA + F = 1: BOH hết, điểm tương đương + F > 1: Trước điểm tương đương + F < 1: Sau điểm tương đương Tại điểm tương đương [H+] = [OH-] TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC ¿ → F−1=¿ Biện luận: + Khi F = 0, dung dịch có base mạnh (chưa thêm HA) pH = -lgC0 + Trước điểm tương đương, dung dịch có [OH-], lượng [H+] khơng đáng kể: F−1=¿ + Sát điểm tương đương: dịch cịn lại hàm lượng [H +] ít, khơng thể bỏ qua [OH-], phương trình chuẩn độ giữ nguyên + Tại điểm tương đương: F = → [H+] = [OH-] +Sau điểm tương đương, dung dịch có [H+], lượng [OH-] không đáng ểu Ti kể: F−1=−¿ Chú ý: Tại điểm tương đương điểm sát tương đương C0V0 = CV lu V C V + V C +C = = = V0 C V0 C F−1=¿ ận Sai số thị điểm cuối q trình chuẩn độ khơng trùng với điểm tương đương 100=− ( G−D ( D ) CV −C0 V 100=− ( F−1 ) 100 C0V m S %=− ôn G: giá trị gần D: giá trị Tại điểm tương đương sát điểm tương đương: ) c họ S %=−¿ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC PHẦN 3: TỔNG KẾT ểu Ti Khoảng pH thay đổi đột ngột lượng dung dịch chuẩn cho vào từ thiếu đến thừa 0,1% được gọi là bước nhảy pH đường chuẩn độ (tương đương với khoảng pH từ 4,3 đến 9,7) Khi chuẩn độ axit mạnh bazơ mạnh ngược lại với nồng độ khác điểm tương đương ln pH =7 pH phụ thuộc vào nồng độ chất phản ứng: nồng độ lớn bước nhảy pH dài Trường hợp dung dịch loãng, bước nhảy pH đường chuẩn độ ngắn độ xác chuẩn độ giảm Trong khoảng đổi màu chất thị có giá trị màu màu chất thị thay đổi rõ nhất, giá trị gọi số chuẩn độ (pT) chất thị Vì trình chuẩn độ kết thúc pH = pT Giá trị pT phụ thuộc vào chất chất thị chất chuẩn độ pT gần pH điểm tương đương xác Đường chuẩn độ đường cong không trước sau cách xa điểm tương đương độ dốc đường cong nhỏ (nghĩa pH phụ thuộc vào thể tích dung dịch chuẩn cho vào), cịn lân cận điểm tương đương độ dốc đường cong lớn (nghĩa pH phụ thuộc nhiều vào thể tích dung dịch chuẩn cho vào) ận lu ôn m c họ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC TÀI LIỆU THAM KHẢO Đặng Ngọc Lý, Phan Thị Xuân, Đoàn Thị Minh Phương, Đậu Thị Thu Hiền, Giáo trình Hóa Phân Tích,Trường Đại học Cơng nghiệp thực phẩm TP Hồ Chí Minh Trương Bách Chiến, Giáo trình Hóa Phân Tích, Trường Đại học Cơng nghiệp thực phẩm TP Hồ Chí Minh Đàm Thị Minh Tâm, Chuẩn độ acid base Lại Thị Hiền, Phương pháp chuẩn độ acid - base Bách khoa toàn thư mở Wiki ểu Ti ận lu ôn m c họ