Mục đích – Yêu cầu Nắm được các cân bằng oxy hóa khử và tạo phức với các hằng số đặc trưng tương ứng Ứng dụng các hằng số đó vào việc tính pH trong các dung dịch 2.1 : Các cân bằng oxy hóa khử 2.1.1 : Các cân bằng oxy hóa khử đã được Nay chúng ta xét các phản ứng đó theo quan điểm điện hóa , nghĩa là coi electron di chuyển từ dạng khử hóa , ví dụ : I sang dạng oxy hóa , ví dụ Fe3+ , trong phản ứng : I +Fe3+ ½ I2 + Fe2+ Xảy ra ở 2 nơi cách nhau bằng những vật dẫn điện..
CHƯƠNG 2 : CÁC CÂN BẰNG HÓA HỌC TRONG NƯỚC Mục đích – Yêu cầu 1. Nắm được các cân bằng oxy hóa khử và tạo phức với các hằng số đặc trưng tương ứng 2. Ứng dụng các hằng số đó vào việc tính pH trong các dung dịch 2.1 : Các cân bằng oxy hóa khử 2.1.1 : Các cân bằng oxy hóa khử đã được Nay chúng ta xét các phản ứng đó theo quan điểm điện hóa , nghĩa là coi electron di chuyển từ dạng khử hóa , ví dụ : I- sang dạng oxy hóa , ví dụ Fe3+ , trong phản ứng : I- +Fe3+ ½ I2 + Fe2+ Xảy ra ở 2 nơi cách nhau bằng những vật dẫn điện Khi đó sẽ có dòng điện chạy từ nơi nhả e ( I-) sang nơi nhận e ( Fe3+) qua dây dẫn nối 2 nơi ấy – ta gọi là 2 điện cực . Hệ thống 2 điện cực ấy gọi là pin ganvanic . Còn I2/ 2I- và Fe3+ / Fe2+ gọi là các cặp oxy hóa khử . Mỗi cặp tạo ra một bán cân bằng . 2I- - 2e = I2 , tạo ra quá trình anot 2Fe3+ +2e = 2Fe2+ , tạo ra quá trình catot . 2.1.2 : Mỗi dung dịch chứa hỗn hợp hai dạng oxy hóa ( Ox ) và khử ( Kh) với nồng độ cân bằng [Ox] và [Kh] sẽ hình thành thế oxy hóa khử của dung dịch ấy.Nó được xác định bằng phương trình Nernst: E = E0 + (00059/n)lg [Ox]/[Kh] E0 là thế tiêu chuẩn đo ở t=200C và nồng độ 1N n là số electron e trao đổi giữa hai dạng Ox và Kh Việc đo E diễn ra như thế nào ? Trước hết ta cần hiểu cái gọi là lớp điện kép . Giả sử ta nhúng thanh Zn vào dung dịch muối của nó . Các ion Zn2+ sẽ từ kim loại đi vào dung dịch , để lại e trên thanh : Zn-2e Zn2+ Lớp điện âm do e ở mép thanh cân bằng với lớp điện dương của các ion Zn2+ trong dung dịch gần kề . Đó là lớp điện kép với điện thế E có giá trị nào đó được biểu thị bằng phương trình Nernst . Nhưng việc đo nó không chỉ bằng 1 điện cực là thanh Zn nhúng trong dung dịch , mà phải nối với 1 điện cực được hình thành từ Hydro – điện cực hydro . Điện cực này gồm 1 tấm Pt phủ bột Pt để hút khí H2 , nhúng vào bình chứa HCl 1,25N . Sục khí H2 từ đưới lên sẽ hình thành nhưng cân bằng động của cặp hydro 2H+ / H2: H2 2H 2H+ + 2e Sức điện động=E0 Fe3+ / Fe 2+ - E0 2H+ /H 2 Người ta qui ước E0 của điện cực hydro luôn luôn bằng 0 . 2.1.3:Chiều của phản ứng oxy hóa khử Bất kì phản ứng oxy hóa khử nào cũng chỉ xảy ra với điều kiện : E0 = E0 chất oxy hóa – E0chất khử > 0 E0 càng lớn thì xác suất xảy ra phản ứng càng cao 2.2: Các cân bằng tạo phức trong dung dịch 2.2.1. Các bán cân bằng trao đổi tiểu phân Giả sử 1 phản ứng tạo phức giữa một cation kim loại A với các phối tử p cho ra phức D : A + p D Người ta gọi đó là quá trình cho nhận tiểu phân p : D dạng cho , còn A dạng nhận , D/A là cặp (đôi) cho nhận p . (1) (2) Ứng dụng định luật tác dụng khối lượng ta có : Theo chiều (1) là quá trình nhận tiểu phân : ______ Trong trong hóa học phức chất , K được thay bằng β gọi là hằng số bần của phức D . Theo chiều (2) là quá trình cho tiểu phân . Ta có k là hằng số không bần của phức D [D] [A].[p] K = k = [A].[p] [D] ___________ (2.1) (2.2) [...]... 2.2.3: Các bán cân bằng axit-bazo Phối tử p=H+.Bán cân bằng trao đổi p gọi là bán cân bằng axit-bazo : A- + H+ (1 ) (2 ) HA HA là axit; A- là bazo liên hợp, đôi HA/A- là cặp axit –bazo liên hợp Theo chiều(1)có hằng số βHA Theo chiều (2 ) có hằng số phân ly với các kí hiệu [H+][A- ] [HA] kHA = kaxit = kA/B = Với bazo liên hợp A- , có phản ứng với nước (thủy phân) , thực chất là nó nhận H+: (1 ) A- + H2O (2 ). .. -14 = 0 (3 ) CHA – [H+] ∗ 2.3.3.pH dung đơn axit yếu – đơn bazo yếu : Ở đây [HA] CHA( vì phân ly yếu ) , [H+]=[A-] [H+][A-] [H+] kHA = [HA] = CHA – [A-] = ([ A- rất nh ) 2 CHA [H+]2 = kHA CHA pH= pkHA -lgCHA (4 ) Đơn bazo yếu tương tự : [H+]=kHA CHA pH = pkA/B + lg CA- +7 (4 ) 2.3.4.pH dung dịch muối ion *Dung dịch của muối axit mạnh với bazo mạnh , ví dụ : NaCl : Vì phân ly hoàn toàn và các ion... OH- Hằng số đặc trưng cho chiều (1 ) là bán cân bằng bazo :( ở 250C) [HA] [OH-] kA-= kbazo=[A-] = [H2O] 10-14 Tóm tắt : kHA = kA- [H+] kH2O [A- ] x = kHA 2.2.4.Chỉ số pk và sự che ion cản trở • Trong các bảng tham khảo của Hóa phân tích thường có sẵn các giá trị pk,tức logarit âm của hằng số không bền Từ giá trị ấy nhiều khi phải tính ra giá trị k • Trong thực tế phân tích nhiều trường hợp phải dùng... dựa vào định luật bào toàn điện tích trond dung dịch : [H+]=[A-]+[OH-]=CHA + 10-14 [H+] Rút ra : [H+]2 – CHA [H+] - 10-14 = 0 Đối với bazo mạnh cũng tương tự : pH = 14+lgCA -(1 ) và [H+]2 +CA-[H+]-10-14 = 0 (2 ) (2 ) 2.3.3.pH dung dịch đơn axit trung bình-đơn bazo trung bình Ở đây [H+]=[A-]+[HA] kHA = [H+] [A-] [HA] = = [H+] 2 [ H+]2 + kHA.[ H+]-kHA = CHA – CHA = 0 [A-] (3 ) Đơn bazo trung bình tương tự...2.2.2 Các phức nhiều nấc Trong thực tế quá trình cho nhận tiểu phân p tức là quá trình tạo ra và phân ly của phức có thể diễn ra từng nấc , khi mà có nhiều phối tử Ứng với mỗi nấc có các hằng số bền từng nấc và hằng số không bền ( phân ly ) từng nấc Cụ thể: A + p D1 D1+ p D2 Dn-2 + p Dn-1 Dn-1 + p Với các hằng số : [D1] _ β1 [A][p] kn Dn ;... độ CA và bazo liên hợp MA có nồng độ CB Các cân bằng với hằng số tương ứng HAH+ + A- ; [H+]= kHA.=kA/B MAM++ A- ;phân ly mạnh nên [M+]=[A-]MACB Ở các dung dịch đệm CA, CB thường rất lớn so với [H+]và [OH-] nên: [H+] kA/B pH = pkA/B + lg ∗ *Đệm năng của dung dịch đệm Là đại lượng biểu thị cho khả năng chống lại sự thêm axit mạnh (CHA ) hay bazo mạnh (CA -) vào dung dịch đó và được xác định bằng... : pk1,4 của phức [ Cd(CN)4]2- bằng 17.11 Hãy tìm k1,4 ? Hướng dẫn : pk1,4 = 17,11 = -lgk1,4 lgk1,4= -17,11 = 18,89 Từ đó tính được k1,4 = 7,76.10-18 ∗ 2.3.Tính pH dung dịch – Dung dịch đệm 2.3.1.pH dung dịch đơn axit mạnh – đơn bazo mạnh : Ở đây kHA>> 0 nên [H+]CHA (nồng độ toàn phần),do đó: pH= - lgCHA (1 ) Nhưng nếu dung dịch rất loãng , khi CHA 10-8- 10-7 thì [H+]do nước phân ly cũng xấp xỉ với... mạnh , ví dụ NaCH3COO: Trong dung dịch phân ly thành Na+ và CH3COO- ; Na+ không biến đổi vì là cation của bazo mạnh NaOH ∗ Riêng CH3COO- phân ly : CH3COO- + H2O CH3COOH + OH- Vì phân ly yếu nên [A-] CA- , giống với trường hợp bazo yếu và ta có thể áp dụng công thức : pH = 7 + pkA/B + lgCA*pH dung dịch của muối axit mạnh với bazo yếu , ví dụ NH4Cl: + NH4Cl phân ly thành NH4 và Cl- ; ion Cl- là của... trị ấy nhiều khi phải tính ra giá trị k • Trong thực tế phân tích nhiều trường hợp phải dùng 1 chất che ion cản trở để qui trình phân tích được rút ngắn , tránh tốn kém , kéo dài • Vậy che là gì ? Đó là việc chuyển một ion cản trở vào một phức bền , coi như khóa lại để vô hiệu hóa ion cản trở đó Chẳng hạn khi xác định Ba2+ có mặt Pb2+ 4 bằng kết tủa với CrO2-thì Pb2+ cũng kết tủa theo Nếu tách bằng... dụng công thức : pH = 7 + pkA/B + lgCA*pH dung dịch của muối axit mạnh với bazo yếu , ví dụ NH4Cl: + NH4Cl phân ly thành NH4 và Cl- ; ion Cl- là của axit mạnh HCl Riêng NH4 biến đổi : NH4 H+ + NH3 + ∗ phân ly yếu nên [NH4] CNH4 , giống như Vì ở axit yếu Có thể áp dụng công thức pH của axit yếu : pH = pkA/B - lgCHA 2.3.5.pH của dung dịch đệm Dung dịch điệm là dung dịch có pH rất ít thay đổi khi ta thêm