Nghiên cứu ứng dụng phần mềm matlab để tính ph của các hệ axit bazơ phức tạp

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM Tạ Văn Thành NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB ĐỂ TÍNH PH CỦA CÁC HỆ AXIT – BAZƠ PHỨC TẠP Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA PHÂN TÍCH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS TẠ THỊ THẢO Thái Nguyên, năm 2013 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC BẢNG v Lời cảm ơn v MỞ ĐẦU PHẦN I: TỔNG QUAN 1.1.Phƣơng pháp xác định nồng độ cấu tử dung dịch 1.2 Khái niệm axit – bazơ 1.2.1 Thuyết axit – bazơ Bronsted 1.2.2 Thuyết axit – bazơ Lewis: 1.3 Tích số ion nƣớc 1.4 Cƣờng độ axit bazơ Hằng số axit Ka số bazơ Kb .4 1.5 Quan hệ số axit số bazơ cặp axit-bazơ liên hợp 1.6 Thang pH pOH: 1.7 Vấn đề chung chất điện li dung dịch .6 1.7.1 Chất điện li điện li 1.7.2 Độ điện li số điện li 1.8 Những định luật để tính toán pH dung dịch axit- bazo 1.8.1 Định luật bảo toàn nồng độ 1.8.2 Định luật bảo toàn điện tích 1.8.3 Định luật tác dụng khối lượng 1.8.4 Định luật bảo toàn proton ( điều kiện proton) 1.9 Phƣơng pháp phân tích thể tích .8 1.9.1 Phương pháp điều chế dung dịch 1.9.2 Nguyên tắc phương pháp phân tích thể tích Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.9.3 Phản ứng dùng phân tích thể tích 10 1.9.4 Các phương pháp chuẩn độ 10 1.10 Sơ lƣợc phần mềm MATLAB 11 PHẦN II: THỰC NGHIỆM…………………………………………… 16 2.1 Nội dung phƣơng pháp nghiên cứu……………………… 16 2.2 Hóa chất dụng cụ 16 2.3 Tiến hành thực nghiệm .17 2.3.1 Pha chế dung dịch 17 2.3.2 Chuẩn độ thể tích xác định nồng độ dung dịch 18 2.3.3 Pha loãng dung dịch pha chế hỗn hợp axit, bazơ Đo pH 20 PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28 3.1 Xây dựng thuật tốn tính pH số hệ axit – bazơ 28 3.1.1 Dung dịch đơn axit – bazơ 29 3.1.2 Dung dịch hỗn hợp axit – bazơ 37 3.1.3 Dung dịch đa axit – bazơ 43 3.2 Đánh giá sai khác giá trị tính tốn thực nghiệm .46 3.2.1 Sự sai khác giá trị pH tính tốn thực nghiệm với dung dịch axit mạnh HCl 46 3.2.2 Sự sai khác giá trị pH tính tốn thực nghiệm với dung dịch axit mạnh NaOH 47 3.2.3 Sự sai khác giá trị pH tính tốn thực nghiệm với dung dịch axit yếu CH3COOH 47 3.2.4 Sự sai khác giá trị pH tính tốn thực nghiệm với dung dịch bazơ yếu NH3 có nồng độ khác 48 3.2.5 Sự sai khác giá trị pH tính tốn thực nghiệm với dung dịch đa axit H3PO4 48 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.2.6 Kết tính pH từ chương trình tính Matlab kết đo pH từ thực nghiệm dung dịch hỗn hợp đơn axit mạnh HCl đơn axit yếu CH3COOH có nồng độ khác 49 3.2.7 Kết tính pH từ chương trình tính Matlab kết đo pH từ thực nghiệm dung dịch hỗn hợp đơn bazơ mạnh NaOH đơn bazơ yếu CH3COONa có nồng độ khác 50 3.2.8 Kết tính pH từ chương trình tính Matlab kết đo pH từ thực nghiệm dung dịch hỗn hợp đệm axetat CH3COOH CH3COONa có nồng độ khác 50 3.2.8 Kết tính pH từ chương trình tính Matlab kết đo pH từ thực nghiệm dung dịch hỗn hợp đệm amoni NH4Cl NH4OH có nồng độ khác 51 KẾT LUẬN 51 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC BẢNG Bảng 1: kết xác định nồng độ dung dịch: NaOH; HCl; CH3COOH NH4OH phương pháp chuẩn độ thể tích 20 Bảng 2: Kết đo pH dung dịch đơn axit mạnh HCl có nồng độ khác 21 Bảng 3: Kết đo pH dung dịch đơn bazơ mạnh NaOH có nồng độ khác nhau: 21 Bảng 4: Kết đo pH dung dịch đơn axit yếu CH3COOH có nồng độ khác nhau: 22 Bảng 5: Kết đo pH dung dịch đơn bazơ yếu NH3 có nồng độ khác nhau: 22 Bảng 6: Kết đo pH dung dịch đa axit yếu H3PO4 có nồng độ khác nhau: 23 Bảng 7: Kết đo pH dung dịch hỗn hợp đơn axit mạnh HCl đơn axit yếu CH3COOH có nồng độ khác 23 Bảng 8: Kết đo pH dung dịch hỗn hợp đơn bazơ mạnh NaOH đơn bazơ yếu CH3COONa có nồng độ khác 25 Bảng 9: Kết đo pH dung dịch hỗn hợp đệm axit CH3COOH đơn bazơ yếu CH3COONa có nồng độ khác 26 Bảng 10: Kết đo pH dung dịch hỗn hợp đệm amoni NH4Cl NH4OH có nồng độ khác 27 Bảng 11: So sánh kết xác định pH dung dịch HCl có nồng độ khác thực nghiệm tính tốn theo lý thuyết 46 Bảng 12: So sánh kết xác định pH dung dịch NaOH có nồng độ khác thực nghiệm tính tốn theo lý thuyết 47 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Bảng 13: So sánh kết xác định pH dung dịch axit yếu CH3COOH có nồng độ khác thực nghiệm tính tốn theo lý thuyết 47 Bảng 14: So sánh kết xác định pH dung dịch bazơ yếu NH3 có nồng độ khác thực nghiệm tính tốn theo lý thuyết 48 Bảng 15: So sánh kết xác định pH dung dịch đa axit H3PO4 có nồng độ khác thực nghiệm tính tốn theo lý thuyết 48 Bảng 16: So sánh kết xác định pH dung dịch đơn axit mạnh HCl đơn axit yếu CH3COOH có nồng độ khác thực nghiệm tính tốn theo lý thuyết 49 Bảng 17: So sánh kết xác định pH dung dịch đơn bazơ mạnh NaOH đơn bazơ yếu CH3COONa có nồng độ khác thực nghiệm tính toán theo lý thuyết 50 Bảng 18: So sánh kết xác định pH dung dịch đệm axetat CH3COOH CH3COONa có nồng độ khác thực nghiệm tính tốn theo lý thuyết 50 Bảng 19: So sánh kết xác định pH dung dịch đệm amoni NH4Cl NH4OH có nồng độ khác thực nghiệm tính tốn theo lý thuyết 51 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Lời cảm ơn Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn TS Tạ Thị Thảo giao đề tài tận tình hướng dẫn em suốt thời gian thực đề tài Em xin chân thành cảm ơn thầy, mơn phân tích, khoa tạo điều kiện giúp đỡ em thực đề tài Tôi xin cảm ơn anh chị, bạn sinh viên phịng thí nghiệm hố phân tích động viên, trao đổi giúp đỡ suốt thời gian thực đề tài Thái Nguyên, ngày 28 tháng 03 năm 2013 Học viên Tạ Văn Thành Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Matlab để tính pH hệ axit – bazơ phức tạp” thân thực Các số liệu, kết đề tài trung thực Nếu sai thật xin chịu trách nhiệm Thái Nguyên, tháng 05 năm 2013 Tác giả luận văn Tạ Văn Thành Xác nhận Xác nhận Xác nhận chủ tịch hội đồng khoa chuyên môn giáo viên hƣớng dẫn bảo vệ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Phản ứng axit – bazơ phản ứng quan trọng mặt nghiên cứu lý thuyết mặt ứng dụng hóa học vào thực tiễn Phần lớn phản ứng hóa học diễn dung dịch nước, dung dịch nước thành phần dung dịch ln có diện ion H+ OH- Sự có mặt thường xuyên hai ion thành phần dung dịch gây ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp đến cân khác dung dịch Tính axit hay bazơ dung dịch có ảnh hưởng lớn đến trình xảy dung dịch khả tạo phức ion kim loại, phản ứng oxi hóa – khử, khả bị thuỷ phân ion kim loại … Do đó, việc tính tốn giá trị dung dịch axit – bazơ giữ vai trò quan trọng khơng hóa phân tích mà với hóa học nói chung Tuy nhiên việc tính tốn giá trị pH dung dịch axit – bazơ phức tạp Trước đây, để xác định giá trị pH hệ axit – bazơ phức tạp, phải xây dựng phương trình phức tạp khó khăn để tìm nghiệm nên phải đưa điều kiện để phương trình phức tạp trở thành phương trình rút gọn Để giải vấn đề này, Việt Nam nhiều năm gần có số cơng trình nghiên cứu lý thuyết kết hợp với ứng dụng cơng nghệ thơng tin vào hóa phân tích để lập chương trình tính pH dung dịch axit – bazơ dùng phần mềm Pascal để lập trình tính tốn Phần mềm địi hỏi người sử dụng phải am hiểu toán học lập trình, đồng thời nhiều thời gian để sử dụng Thay vào đó, phần mềm Matlab phần mềm mạnh phép tính sử dụng tất ngành Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn khoa học nghiên cứu xã hội, tự nhiên ứng dụng thực tế Trong lĩnh vực điện tử viễn thông, xây dựng, kinh tế,… nhiều công trình nghiên cứu sử dụng phần mềm Matlab Tuy nhiên chưa có cơng trình tính tốn pH hệ axit bazơ phức tạp sử dụng phần mềm Matlab Trên sở đó, chúng tơi chọn đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng phần mềm MATLAB để tính pH hệ axit- bazơ phức tạp” Việc sử dụng phần mềm Matlab kết hợp với kĩ thuật tính tốn, thống kê mở khả phân tích nhanh, rẻ tiền Trong khuôn khổ luận văn, đặt nhiệm vụ sau: - Nghiên cứu lý thuyết pH dung dịch axit – bazơ để đưa thuật tốn, cơng thức tính pH số hệ axit – bazơ phức tạp - Pha dãy dung dịch chuẩn dung dịch chứa đồng thời chất cần phân tích Chuẩn độ để xác định nồng độ xác dung dịch pha chế - Đo pH dãy dung dịch pha chế để kiểm tra tính xác chương trình tính tốn pH dung dịch axit-bazơ dựa phần mềm matlab - Sử dụng phần mềm Matlab để lập chương trình tính pH hệ axit – bazơ phức tạp - Kiểm tra lại kết tính tốn chương trình Matlab so với kết thực nghiệm Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn   C1  C2  Kb [H  ]2  Kb K H O [H  ]  K H O  K H O [H  ]2  C1K H O [H  ]  2    C1  C2  Kb  K H2O  [H  ]2  Kb K H2O  C1K H 2O [H  ]  K H 2O  (3.49) Chương trình tính tốn pH hệ hỗn hợp bazơ mạnh bazơ yếu dựa phần mềm Matlab function honhopbazomanhvabazoyeu c1=input('Nhap vao nong bazo manh C1=') c2=input('Nhap vao nong bazo yeu C2=') kb=input('Nhap vao hang so bazo yeu Kb=') Kh2o=10^-14 t=0 tt=0 p=[((c1+c2)*kb+Kh2o) -(kb*Kh2o-c1*Kh2o) (Kh2o*Kh2o)] x=real(roots(p)) for i=1:(length(p)-1) if (x(i)>10^-14 & x(i)10^-14 & x(i)1) Nếu n = ta có axit, n = ta có triaxit …Sự phân li đa axit diễn theo nấc Các cân xảy dung dịch triaxit H3A: H3A H+ + H2A- H2A- H+ + HA2- Ka2 HA2- H+ + A3- H2O H+ + OH- Ka1 Ka3 k H 2O Phương trình bảo tồn proton: [H+] = [H2A-] +[HA2-] + [A3-] + [OH-] (3.60) Phương trình bảo toàn H3A: CA = [H3A] + [H2A-] + [HA2-] + [A3-] Hằng số axit : K1  [H A ][H  ] [H A] K2  (3.63) [A3 ][H  ] [HA2 ] (3.64) [A3 ][H  ] K3 Từ (3.63) (3.65)  [H A ]  Từ (3.62) (3.66)  (3.62) [HA2 ][H  ] [H A ] K3  Từ (3.64) suy ra: [HA2 ]  (3.61) (3.65) [HA2 ][H  ] [A3 ][H  ]2  K2 K K3 [H A]  [H A ][H  ] [A3 ][H  ]3  K1 K1K K3 (3.66) (3.67) Thế (3.65); (3.66) (3.67) vào (3.61) ta được: CA  [A3 ][H  ]3 [A3 ][H  ]2 [A3 ][H  ]    [A3 ] K1K K3 K K3 K3  [H  ]3 [H  ]2 [H  ]   C A  [A3 ]     1 K3  K1K K3 K K3  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn [A3 ]    [A3 ]  CA [H ] [H  ]2 [H  ]   1 K1K K3 K K3 K3  C K1K K3 [H ]  K1[H ]  K1K [H  ]  K1K K3 (3.68) A   Thế (3.68) vào (3.66) ta được: C A K1[H  ]2 [H A ]   [H ]  K1[H  ]2  K1K [H  ]+K1K K3 (3.69)  Thế (5.68) vào (5.65) ta được: [HA2 ]  C A K1K [H  ] [H  ]3  K1[H  ]  K1K [H  ]  K1K K3 Thế (3.68); (3.69); (3.70) [OH  ]  K H 2O [H  ] (3.70) vào (3.60) ta được: C A K1[H  ]2  C A K1K [H  ]  C A K1K K3 K H 2O [H ]    [H ]  K1[H  ]2  K1K [H  ]  K1K K3 [H  ]             [H ]  k1 [H ]  k1 k2  C A k1  k H O [H ]  k1k k3  C A k1k  k1k H O [H ]  C A k1k k3  k1k k H O [H ]  k1k k 3k H O  (3.71) 2 2 Giải phương trình (3.71) với điều kiện: 3CA >[H+] >10-7 ta tính [H+] Từ suy pH = -lg [H+] Chương trình tính tốn pH hệ đa axit dựa phần mềm Matlab function daaxit ca=input('Nhap vao nong axit Ca=') k1=input('Nhap vao hang so axit nac K1=') k2=input('Nhap vao hang so axit nac K2=') k3=input('Nhap vao hang so axit nac K3=') Kh2o=10^-14 t=0 tt=0 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn p=[1 k1 (k1*k2-ca*k1-Kh2o) (k1*k2*k3-ca*k1*k2- k1*Kh2o) -(ca*k1*k2*k3+k1*k2*Kh2o) -(k1*k2*k3*Kh2o)] x=real(roots(p)) for i=1:(length(p)-1) if (3*ca>x(i))&(x(i)>10^-7) if t==0|t==x(i) t=x(i) else tt=1 break end end end if tt==1 | t==0 disp('ket qua nhap sai') else ph=-log10(t) disp(['[pH] dung dich =' num2str(ph,10)]) end Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.2 Đánh giá sai khác giá trị tính tốn thực nghiệm 3.2.1 Sự sai khác giá trị pH tính tốn thực nghiệm với dung dịch axit mạnh HCl Bảng 11: So sánh kết xác định pH dung dịch HCl có nồng độ khác thực nghiệm tính tốn theo lý thuyết pH thực Dung dịch Nồng độ CM nghiệm đo pH lý thuyết (tính HCl (mol/lít) máy theo Matlab) Sai số pH-met Dung dịch 5,3100.10-3 2,37 2,274905479 ≈ 2,27 4,41% Dung dịch 1,0620.10-3 3,09 2,973875479 ≈ 2,97 4,04% Dung dịch 2,1240.10-4 3,78 3,672845391 ≈ 3,67 3,00% Dung dịch 4,2480.10-5 4,51 4,371813085 ≈4,37 3,20% Dung dịch 8,4960.10-6 5,18 5,070735342 ≈ 5,07 2,17% Từ kết thu từ bảng 11, nhận thấy dung dịch dung dịch có sai số lớn máy đo pH có khoảng đo xác từ – 10 Ngồi ra, việc làm trịn giá trị pH tính theo lý thuyết đến chữ số thập phân theo máy đo pH ảnh hưởng đến sai số Mặt khác chương trình tính tốn chúng tơi khơng kể đến ảnh hưởng lực iơn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.2.2 Sự sai khác giá trị pH tính tốn thực nghiệm với dung dịch axit mạnh NaOH Bảng 12: So sánh kết xác định pH dung dịch NaOH có nồng độ khác thực nghiệm tính tốn theo lý thuyết Nồng độ CM Dung dịch NaOH (mol/lít) pH thực nghiệm đo pH lý thuyết ( tính theo máy Matlab) Sai số pH - met Dung dịch 4,9600.10-3 12,22 11,69548168 ≈ 11,70 4,44% Dung dịch 9,9200.10-4 11,41 10,99651168 ≈ 11,00 3,73% Dung dịch 1,9840.10-4 10,55 10,29754178 ≈ 10,30 2,43% Dung dịch 3,9680.10-5 9,84 9,598574422 ≈ 9,60 2,50% Dung dịch 10 7,9360.10-6 9,12 8,8996706 ≈ 8,90 2,47% Từ kết thu từ bảng 12, nhận thấy dung dịch dung dịch có sai số lớn máy đo pH có khoảng đo xác từ – 10 3.2.3 Sự sai khác giá trị pH tính tốn thực nghiệm với dung dịch axit yếu CH3COOH Bảng 13: So sánh kết xác định pH dung dịch axit yếu CH3COOH có nồng độ khác thực nghiệm tính tốn theo lý thuyết Nồng độ CM Dung dịch NaOH (mol/lít) pH thực nghiệm đo pH lý thuyết (tính máy theo Matlab) Sai số pH – met Dung dịch 11 5,1100.10-3 3,62 3,536976268 ≈ 3,54 2,26% Dung dịch 12 1,0220.10-3 4,01 3,902150161 ≈ 3,90 2,82% Dung dịch 13 2,0440.10-4 4,41 4,286552999 ≈ 4,29 2,80% Dung dịch 14 4,0880.10-5 4,82 4,712373673 ≈ 4,71 2,34% Dung dịch 15 8,1760.10-6 5,37 5,216693238 ≈ 5,22 2,87% Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.2.4 Sự sai khác giá trị pH tính tốn thực nghiệm với dung dịch bazơ yếu NH3 có nồng độ khác Bảng 14: So sánh kết xác định pH dung dịch bazơ yếu NH3 có nồng độ khác thực nghiệm tính tốn theo lý thuyết Nồng độ CM Dung dịch NH3 (mol/lít) pH thực nghiệm đo pH lý thuyết (tính máy theo Matlab) Sai số pH - met Dung dịch 16 4,9000.10-3 10,82 10,45957522 ≈ 10,46 3,44% Dung dịch 17 9,8000.10-4 10,61 10,09384278 ≈10,09 4,16% Dung dịch 18 1,9600.10-4 10,06 9,708208934 ≈ 9,71 3,60% Dung dịch 19 3,9200.10-5 9,51 9,278920583 ≈ 9,28 2,48% Dung dịch 20 7,8400.10-6 9,15 8,771223498 ≈ 8,77 4,33% 3.2.5 Sự sai khác giá trị pH tính tốn thực nghiệm với dung dịch đa axit H3PO4 Bảng 15: So sánh kết xác định pH dung dịch đa axit H3PO4 có nồng độ khác thực nghiệm tính tốn theo lý thuyết Nồng độ CM Dung dịch H3PO4 (mol/lít) pH thực nghiệm đo pH lý thuyết máy (tính theo Matlab) Sai số pH - met Dung dịch 21 4,9800.10-3 2,61 2,472933762 ≈ 2,47 5,67% Dung dịch 22 9,9600.10 -4 3,17 3,053012394 ≈3,05 3,93% Dung dịch 23 1,9920.10-4 3,85 3,712120955 ≈3,71 3,77% Dung dịch 24 3,9840.10-5 4,52 4,401720261 ≈4,40 2,73% Dung dịch 25 7,9680.10-6 5,21 5,098828667 ≈5,10 2,16% Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Từ kết thu bảng 15 chúng tơi thấy dung dịch 21 có sai số lớn giá trị pH nằm ngồi khoảng xác máy đo Ngồi ra, tính tốn chúng tơi không kể đến ảnh hưởng lực Iôn 3.2.6 Kết tính pH từ chương trình tính Matlab kết đo pH từ thực nghiệm dung dịch hỗn hợp đơn axit mạnh HCl đơn axit yếu CH3COOH có nồng độ khác Bảng 16: So sánh kết xác định pH dung dịch đơn axit mạnh HCl đơn axit yếu CH3COOH có nồng độ khác thực nghiệm tính tốn theo lý thuyết pH thực Dung dịch Nồng độ CM nghiệm đo pH lý thuyết axit hỗn hợp máy (tính theo Matlab) Sai số pH -met HCl CH3COOH Dung dịch 26 6,3720.10-4 1,8396.10-3 3,24 3,165485509≈ 3,17 2,21% Dung dịch 27 2,5488.10-3 1,0220.10-3 2,71 2,59248157≈2,59 4,63% Dung dịch 28 8,4960.10-4 2,0440.10-3 3,19 3,051070399 ≈3,05 4,59% Dung dịch 29 1,6992.10-3 8,1760.10-4 2,91 2,76764068≈2,77 5,05% Dung dịch 30 1,2744.10-3 1,4308.10-3 3,04 2,888233842 ≈2,89 5,19% Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.2.7 Kết tính pH từ chương trình tính Matlab kết đo pH từ thực nghiệm dung dịch hỗn hợp đơn bazơ mạnh NaOH đơn bazơ yếu CH3COONa có nồng độ khác Bảng 17: So sánh kết xác định pH dung dịch đơn bazơ mạnh NaOH đơn bazơ yếu CH3COONa có nồng độ khác thực nghiệm tính tốn theo lý thuyết Nồng độ CM axit pH thực hỗn hợp nghiệm đo pH lý thuyết (tính máy theo Matlab) Dung dịch Sai số NaOH CH3COONa Dung dịch 31 7,9360.10-4 2,1868.10-3 11,36 10,89960253 ≈10,90 4,22% Dung dịch 32 1,1904.10-3 1,7892.10-3 11,54 11,07569323≈ 11,08 4,15% Dung dịch 33 1,3888.10-3 2,5844.10-3 11,49 11,14264004≈11,14 3,14% Dung dịch 34 2,7776.10-3 9,9400.10-4 11,92 11,44366974≈11,44 4,19% Dung dịch 35 2,3808.10-3 1,3916.10-3 11,81 11,37672298≈11,38 3,78% pH - met 3.2.8 Kết tính pH từ chương trình tính Matlab kết đo pH từ thực nghiệm dung dịch hỗn hợp đệm axetat CH3COOH CH3COONa có nồng độ khác Bảng 18: So sánh kết xác định pH dung dịch đệm axetat CH3COOH CH3COONa có nồng độ khác thực nghiệm tính tốn theo lý thuyết Dung dịch Nồng độ CM axit pH thực nghiệm đo hỗn hợp máy pH - met pH lý thuyết ( tính Sai số theo Matlab) CH3COOH CH3COONa Dung dịch 36 8,1760.10-3 2,1868.10-2 5,29 5,184707105≈5,18 2,12% Dung dịch 37 1,2264.10-2 1,7892.10-2 5,04 4,921703524≈4,92 2,44% Dung dịch 38 1,4308.10-2 2,5844.10-2 5,14 5,014199181≈5,01 2,60% Dung dịch 39 2,8616.10-2 9,9400.10-3 4,43 4,300680359≈4,30 3,02% Dung dịch 40 2,4528.10-2 1,3916.10-2 4,65 4,512317056≈4,51 3,10% Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.2.8 Kết tính pH từ chương trình tính Matlab kết đo pH từ thực nghiệm dung dịch hỗn hợp đệm amoni NH4Cl NH4OH có nồng độ khác Bảng 19: So sánh kết xác định pH dung dịch đệm amoni NH4Cl NH4OH có nồng độ khác thực nghiệm tính tốn theo lý thuyết Dung dịch Nồng độ CM axit pH thực nghiệm đo hỗn hợp máy pH - met pH lý thuyết (theo Sai số Matlab) NH4Cl NH4OH Dung dịch 41 8,0000.10-4 2,1560.10-3 9,89 9,652602362≈9,65 2,48% Dung dịch 42 1,2000.10-3 1,7640.10-3 9,62 9,406778372≈9,41 2,23% Dung dịch 43 1,4000.10-3 2,5480.10-3 9,71 9,499876775≈9,50 2,21% Dung dịch 44 2,8000.10-3 9,8000.10-4 8,99 8,795252703≈8,80 2,16% Dung dịch 45 2,4000.10-3 1,3720.10-3 9,24 9,007004616≈9,01 2,55% NHẬN XÉT Từ kết bảng so sánh giá trị pH thực nghiệm tính tốn theo lý thuyết 45 dung dịch ( bảng 11-19), thấy giá trị pH xác định thực nghiệm lớn so với giá trị pH xác định theo lý thuyết khoảng 0,1-0,2 đơn vị pH Một số dung dịch có sai số lớn 4-5% cơng thức tính chưa tính đến lực ion, giá trị máy đo khoảng pH = –10 KẾT LUẬN Đã xây dựng thuật tốn chương trình tính dựa phần mềm Matlab để xác định giá trị pH số hệ axit – bazơ (đơn axit mạnh, đơn bazơ mạnh, đơn axit yếu, đơn bazơ yếu, hỗn hợp axit mạnh- axit yếu, hỗn hợp bazơ mạnh – bazơ yếu, hệ đệm, đa axit) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Đã tiến hành pha chế dung dịch, chuẩn độ đo pH dung dịch axit – bazơ Từ kết đo pH số hệ axit –bazơ thực nghiệm so sánh với kết xác định pH lý thuyết Kết đo pH thực nghiệm lệch so với lý thuyết khoảng 0,2 đv pH ảnh hưởng chủ yếu độ nhạy máy đo pH phần thao tác pha trộn, chuẩn độ dung dịch để xác định nồng độ axit, bazơ hỗn hợp Mặc dù kết thu chưa thật thỏa mãn chưa có điều kiện khảo sát đầy đủ trường hợp khác nhau, kết nghiên cứu cho thấy ứng dụng phần mềm Matlab để tính tốn pH hệ axit – bazơ phức tạp dễ dàng nhiều so với phương pháp trước Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn TÀI LIỆU THAM KHẢO A Tài liệu tiếng Việt [1] Nguyễn Duy Ái (2005), Một số phản ứng hóa vơ cơ.NXBGD [2] Hồng Minh Châu, Từ Văn Mặc, Từ Vọng Nghi (2002) Cơ sở hóa học phân tích Nhà xuất khoa học kĩ thuật, Hà Nội [3] Nguyễn Tinh Dung (2005), Hóa học phân tích Cân ion dung dịch NXB ĐHSP, Hà Nội [4] Nguyễn Tinh Dung, Đặng Ứng Vận, Hồ Văn Tâm, Lương Thị Thu Hương (1999) “ Đánh giá thành phần cân hệ phức tạp axit, bazơ” Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh học, tập 4,( số 2), tr 1-8 [5] Nguyễn Tinh Dung, Đặng Ứng Vận, Hồ Văn Tâm (1999) “ Đánh giá thành phần cân hệ phức tạp axit, bazơ” Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh học, tập 4,( số 3), tr 18-24 [6] Nguyễn Tinh Dung, Đào Thị Phương Diệp (2005) Hóa học phân tích Câu hỏi tập Cân ion dung dịch Giáo trình cao đẳng sư phạm, NXB ĐHSP, Hà Nội [7] Nguyễn Hoàng Hải, Nguyễn Việt Anh (2005), Lập trình Matlab ứng dụng, Nhà xuất khoa học kĩ thuật, Hà Nội [8] Phan Thanh Tao Giáo trình MATLAB ĐHBK Đà Nẵng [9] Phạm Thi Thoan (2009) “Hồn thiện phương pháp tính lặp theo điều kiện proton kết hợp với phương pháp bình phương tối thiểu để đánh giá số cân đơn axit đơn bazơ từ liệu pH thực nghiệm” Luận văn thạc sĩ khoa học hóa học ĐH SPTN [10] Đặng Ứng Vận (1998) Tin học ứng dụng hóa học, NXB Giáo dục Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn B Tài liệu tiếng Anh [11].Daniel P.Dougherty, Roger F.McFeeters (2006) Semi – mechanistic Partial Buffer Approach to Modeling pH, the Buffer properties, and the Distribtion of lonic species in Complex Solutions [12] F.J.C Rossotti, H.Rossotti (1961) The determination of stability constants and other equilibrium constants in solutions, New York, Toronto, London [13] Juan Miguel Campanario and Reys Ballesteros (1990) A short program for the automatic calculation of pH in solutions having many acids or bases Universidad de Alcala Madrid, Spain [14] Stephen K.Lower (1996) Acid – base equilibria and calculation, Simon Fraser University Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn