bài giảng hóa phân tích cơ sở chương 3 phương pháp chuẩn đồ

Cơ sở và nguyên tắc của pp Dựa trên phản ứng: H+ + OH- ⇋ H2O  Trong quá trình chuẩn độ, pH của dung dịch thay đổi theo lượng thuốc thử thêm vào  Vì các axit và baz là những hợp chất

Chương 3: PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ

ACID-BAZ

HÓA PHÂN TÍCH CƠ SỞ

Nội dung chương

Cơ sở và nguyên tắc của pp

3.1 Cơ sở và nguyên tắc của pp

 Dựa trên phản ứng:

H+ + OH- ⇋ H2O

 Trong quá trình chuẩn độ, pH của dung dịch

thay đổi theo lượng thuốc thử thêm vào

 Vì các axit và baz là những hợp chất không

màu nên muốn nhận biết điểm tương đương phải dùng chất chỉ thị

Chất chỉ thị acid - baz

 Định nghĩa:

 Chất chỉ thị axit – bazơ là những axit hoặc bazơ yếu

 Dạng axit và dạng bazơ có màu sắc khác nhau

 Màu sắc của chất chỉ thị thay đổi theo pH

 Ví dụ:

 Phenolphtathalein:

Dưới 8,2 Trên 10,0

Ví dụ về chỉ thị

Khoảng chuyển màu của chất chỉ thị

HIn ⇋ H+ + In

- pH của dd quyết định bởi tỷ số

 Vì HIn, In- có màu khác nhau, tỷ số này quyết định

K.[HIn]

]

[H [HIn]

] ][I [H

]

[



In HIn

Khoảng chuyển màu của chất chỉ thị

 Khoảng pH đó gọi là khoảng chuyển màu của chất chỉ

thị

 Thông thường n = 10 nên

 Trong khoảng chuyển màu có một giá trị pH tại đó CCT

chuyển màu rõ nhất Giá trị đó gọi là chỉ số chuẩn độ

Dung dịch chỉ có màu In-Khoảng chuyển màu

3.2.Đường cong chuẩn độ pH-V

Chuẩn độ acid mạnh- baz mạnh

Đường cong chuẩn độ pH-V là gì?

Đường cong chuẩn độ pH-V

là một đường cong logarit

biểu diễn sự

thay đổi của pH (trục tung)

của dung dịch chất nghiên

cứu vào lượng thuốc thử (%

V hay V) thêm vào trong quá

trình định phân

3.2.1.Chuẩn độ đơn acid mạnh bằng đơn baz mạnh

 Tổng quát: Chuẩn độ HA ( C0, V0) bằng BOH (C, V)

lượng baz thêm vào = lượng acid phản ứng

C V

F =

• F = 0: Chưa thêm BOH

• F = 1: HCl hết, điểm tương đương

• F < 1: trước điểm tương đương

• F > 1: sau điểm tương đương

(F: Là tỉ số mol)

→Với mỗi giá trị của V có một giá trị của F tương ứng

3.2.1.Chuẩn độ đơn acid mạnh bằng đơn baz mạnh

 Tại điểm tương đương:

3.2.1.Chuẩn độ đơn acid mạnh bằng đơn baz mạnh

3.2.1.Chuẩn độ đơn acid mạnh bằng baz mạnh

 Sát điểm tương đương: trong dung dịch còn lại rất ít H + , [OH - ] không

thể bỏ qua Phương trình chuẩn độ giữ nguyên.

 Tại điểm tương đương:

3.2.1 Chuẩn độ đơn acid mạnh bằng đơn baz mạnh

 Sau điểm tương đương, trong dung dịch có [OH-], lượng

3.2.1 Chuẩn độ đơn acid mạnh bằng đơn baz mạnh

Ví dụ: chuẩn độ 100 ml HCl 0,1N bằng dung dịch NaOH 0,1N

0,9999 1 1,0001

1,001 1,01 1,11

pH = -lgC0Trước và xa điểm tương đương

Sát điểm tương đương Điểm tương đương Sát điểm tương đương

Sau và xa điểm tương đương

1 1,48 2,28 3,30 4,30

6,89 7 7,11

9,7 10,7 11,7

Đường cong chuẩn độ (đường định phân)

Titration Curv e for Strong Acid with Strong Base

60 40

20

Đường cong chuẩn độ (đường định phân)

 Khi thêm NaOH vào, từ giá trị từ 0 đến 99,99 ml, pH của

dung dịch tăng rất chậm

 Trong khoảng rất hẹp từ 99,99 đến 100,01 pH của dung dịch

thay đổi rất mạnh, đường định phân rất dốc, đoạn dốc đó gọi

là bước nhảy của đường định phân

 Với cùng một loại axit, bước nhảy phụ thuộc vào nồng độ

Nồng độ axit càng lớn thì bước nhảy càng dài và ngược lại

 Vẽ đường định phân để biết được sự biến thiên của pH, xác

định được bước nhảy của đường định phân, với mục đích

Nhận xét

Nhận xét

 Chất chỉ thị thích hợp cho quá trình chuẩn độ là

chất chỉ thị có khoảng đổi màu nằm trong bước nhảy của đường định phân.

 Ngoài việc vẽ đường định phân để tìm chất chỉ

thị chúng ta còn có thể chọn chất chỉ thị bằng

cách tính sai số

Sai số chất chỉ thị

 Sai số chỉ thị do điểm cuối của qúa trình chuẩn độ khôngtrùng với điểm tương đương

→ S% = (F – 1)*100G: giá trị gần đúng

Sai số chất chỉ thị

HCl 0,1N bằng dung dịch NaOH 0,1N nếu dùng chất chỉ thị có

pT = 5 và pT = 9

Bài giải:

Phương trình chuẩn độ:

HCl + NaOH = NaCl + H2O

 Tại điểm tương đương pH = 7

 Khi sử dụng chất chỉ thị có pT = 5 ( [H+ ] = 10-5), việc chuẩn

độ kết thúc

trước điểm tương đương

Sai số chất chỉ thị

Qui ước:

Dấu “-”: việc chuẩn độ kết thúc trước điểm tương đương

Dấu “+”: việc chuẩn độ kết thúc sau điểm tương đương

Khi chuẩn độ với chất chỉ thị có pT = 9, [H+ ] = 10-9, việc

chuẩn độ kết thúc sau điểm tương đương:

2 0

1 , 0 1 ,

0 10 100

OH S

 Như vậy muốn sai số của phép chuẩn độ thuộc khoảng trên

thì pH cuối của phép chuẩn phải thuộc khoảng 4,3 đến 9,7 Chất chỉ thị có thể sử dụng có pT thuộc khoảng 4,3 đến 9,7

Chuẩn độ acid mạnh, baz mạnh

3.2.2.Chuẩn độ axit yếu bằng baz mạnh

Ví dụ: Chuẩn độ dung dịch CH3COOH 0,1N bằng dd NaOH 0,1 N

 Phản ứng chuẩn độ:

CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O

 Khi chưa thêm NaOH, dd chỉ có CH3COOH, pH của dd được tính theo công thức:

 Khi thêm NaOH, dd tồn tại các chất: CH3COOH,

CH3COO-, có tính chất của hệ đệm, pH của dd tính theo

3.2.2.Chuẩn độ axit yếu bằng baz mạnh

 Tại điểm tương đương, dd chỉ còn CH3COO-, pH

của dd được tính theo công thức:

 Sau điểm tương đương, dd còn CH3COO- và NaOH

dư, pH của dd tính theo công thức:

Nhận xét

 Điểm tương đương nằm

trong môi trường kiềm (pH > 8)

 Bước nhảy của đường

định phân ngắn hơn nhiều so với khi chuẩn độ axm bằng

bzm

 Nồng độ các chất càng lớn thì bước nhảy càng dài

Chất chỉ thị thích hợp là PP

Chuẩn độ baz yếu bằng axit mạnh

Chuẩn độ baz yếu bằng axit mạnh

 Tại điểm tương đương, dd có NH4+, pH của dd tính theo công thức:

 Sau điểm tương đương, dd có NH4+, HCl dư, pH của dd:

Nhận xét

 Điểm tương đương

tại miền axit

 Chất chỉ thị thích

hợp nhất cho phép

chuẩn độ này là MR

3.3 Dung dịch đệm

 Ví dụ cặp axit, bazơ liên hợp ?

 Dung dịch đệm ?

 Định nghĩa: dd đệm là những dd có pH thay đổi

rất ít khi thêm vào dd đó axit mạnh, bazơ mạnh

hoặc pha loãng dd

 Giải thích?

 Lập công thức tính pH của dd đệm:

 Giả sử có dd đệm

HA, nồng độ CaNaA, nồng độ Cb

 Các cân bằng trong dung dịch:

] ].[

 Từ (1), (2) và (3) có:

][

][

][

]

[

C

OH H

C K

H

b

a a

 Thường thì [H + ] và [OH - ] ≪ Ca và Cb nên:

b

a a

C

C K

H ]

b

a a

C

C pK

 Để thấy rõ tác dụng đệm của dung dịch, xét ví dụ:

 Ví dụ 1: pH của dung dịch CH3COOH 0,1M và

CH3COONa 0,1M thay đổi như thế nào khi thêm vào 1 lít dung dịch này:

 10-2 mol HCl

 10-2 mol NaOHNhận xét: dung dịch đệm có cân bằng

CH3COOH + H2O ⇋ CH3COO- + H3O+

Khi thêm vào dung dịch H+ hoặc OH- ???

3.3 Dung dịch đệm

 pH của dung dịch đệm:

b

a a

C

C pK

409

,0

11,

0



 pK a pH

3.3 Dung dịch đệm

 Khi thêm 10-2 mol NaOH vào dung dịch:

411

,0

09,

0



 pK a pH

Kết luận: Khi thêm vào 1 lít dung dịch đệm 0,01 mol HClhoặc NaOH thì pH của dung dịch thay đổi ± 0,09 đơn vị

Nếu thêm 0,01 mol HCl hoặc NaOH vào 1 lít nước thì pH

3.3 Dung dịch đệm

3.4.Chuẩn độ đa axit