6 a ey `» if \ Muc Luc 4 y Ty ang Lời mở đầu 3 PHAN THU NHẬT
CO SO Li THUYET CUA CAC PHUONG PHAP PHAN TicH HOA Hoc
Chương 1 Can băng hóa học và hoạt độ 18
Chương 2 Dại cương về phân tích khối lượng và phân tích thể tích + 2-1 Nguyên tần chung của các phương pháp phân tích khối lượng 19 43 Yêu cầu của dạng kết tủa và dạng cân 20 23 Cách tính kết quả trong phân tích khối lượng 2 3 4 Nguyên tắc của phương pháp phân tích thể tích 20 25 Phan tng ding trong phan tlch thể tích 22 26 Phân loại các phương pháp phân tÍch thể tích 22
2.7 Các phương pháp chuẩn độ 23
#8 Nồngdộ ` 38
29 Cách tính kết qua trong phan tfelrthé tch bài
2.10 Cách diều chế các dung dich 20
Chương 3 Asdt và basd - Phân ứng trao đổi proton + 3.1 Định nghĩa
32 Phương trình bão toân proton
3-8 pH của dung dịch hệ đơn axit - bazø trong nước 3.8.1 nH của các dung dịch axit mạnh
383 pH của các dung dịnh bazơ mạnh 33.3 pH của các dung dịch đơn axit yếu 3.34 pH của các dụng dịch bazd yếu
ð.4 pH của dụng địch hốn hợp axit và bazơ liên hap Dem nang 3.5 pH cha dung dich hén hyp axit-bazo khong liên hụp 3.6 Ds thị lagarit nềng độ của dung dịch axit yếu HA 3.7 Dung dịch da axit
3.7.1 DO thi logarit ndng độ của dung dịch đa axit 3.72 pH của dụng dịch đa axit
47.3 pH của các dung dịch muối tan của các da axit 2.3 Cac axit va bazo trong dụng môi khác nước
38.1 Phân leại dung môi
| |
Trang 2MỤC LỤC : : Pa t ah 4 = te ` 332 Ảnh hướng của dụng môi đến tính chất của các axit và bazg 57 I "x Chuang s4 Phương pháp chuẩn da axit bazơg - Phương pháp trung hoa 41 Chất chỉ thị axit - bazd ' 81
459 Dưỡng dinh phan ¡ 68
431 Đường định phân khi chuẩn độ axit mạnh bằng ha2g mạnh | 65 432 Dường định phân khi chuẩn độ bazø mạnh bằng xit mạnh 69 423 Chuẩn độ đơn axit yếu bằng bazø mạnh hoặc đơn bazd yếu bằng
axit manh ; 70
434 Các thí dụ khác về chuẩn đệ đơn axit yếu hoặc don bazd yếu | T7
428 Đường định phản chuẩn độ đa axit bằng bazø mạnh 79 426 Dinh phan da bazd bằng đơn axit manh i 87 437 Dịnh phản hốn hợp axit và hến hợp bazơ 89 Khương 6 Thức chat trong dung dich
51 Định nghĩa Danh pháp 95
52 Hang sé bền và hàng số không bền của phức chất 97 83 Tỉnh nồng độ cân bằng của các cấu tử trong cde dung dich phức chất 99 54 Anh hướng của nFÏ và của các chất tạo phức phụ đến nông độ cân
hàng của phức THằng số không bền và hàng số bên điều kiện 101 55 Thức chất của các lan kim loal với axit etilendiamin tetraaxetic 105 Chương 6 Phương pháp chuẩn độ tạo phức
61 Phương pháp chuẩn độ corplexon 118
6.11 Chất chỉ thị trong phương pháp complexon 110 61% Dường định phân trong phương pháp somplexon 112 61/8 Một số chất chỉ thị quan trong dùng trong các phương pháp
chuẩn độ tạo phức 116
G2 Phương pháp bac Chuẩn độ xianua 119
63 Phương pháp thủy ngân Chuẩn độ các halogenua 122
+ Chương 7 Phan tng kết tủa
41 Diều hiên tạo thành kết tủa Quy luật tích số tan 123
74 Quan hé gitta tích số tan và độ tan 124
3 Những yếu tổ Ảnh hưởng đến độ tan 126
231 ảnh hưởng của các lon chung 126
38 Ảnh hưởng cúa pH và của chất tạo phúc 127
73.9 Anh huéng ctia nhiệt độ 186
734 Ảnh hưởng của lích thước hat kết tủa 186
74 Cộng kết và kết tủa thea 187 140
|
„ | | | it tl \
Trang 3CÓ SỐ HÓA HỌC PHÁN TÍCH
Chương 8 Phương pháp chuẩn dộ kết tủa 4 “ 81 Nguyên tác chung cua phương pháp
5 ' 82 Phương trình đường chuñn độ các halogenua 83 Dường định phản Z 8.4 Sai số chuẩn độ 8ð Chuẩn độ hỗn hạn 86 Các chất chi thi ding tiong phương pháp bạc oe Chương 9 Chất oxi hóa khử - Phản ứng trao đổi eleetron 9.1 Định nghĩa
93 Cường độ chất oxi hớa và chất khử
98 Những yếu tổ ảnh hưởng đến thể oxi hớa - khứ The oxi hoa ~ khứ tiêu chuẩn điều liện 93.1 Anh hưởng của độ axit
9.3.2 Anh hưởng của phản ứng tạo phúc 933 Anh hường của phản ứng ltết tủa 9.4 Bảng thể oxi hóa khử tiêu chuẩn
9ð Thế oxi hóa khử của dung dich chat oxi hon va chất khử liên hgp
96 Thế oxi hóa của dung dich chat oxi hda va chit khử không liên hợn 9.7 Hàng số cân bằng của phản ting oxi hơa - khử
9.8 Chất oxi hứa vã chất khử đa bac 99 Tốc độ của phản ứng oxi hởa - khử
Chương 10 Phương pháp chuẩn độ oxi hóa - khử ¬ 10.1 Chất chỉ thị oxi hớa - khử
10.2 Đường dinh phan 10.3 Sai sé chỉ thị
10.4 Chuẩn độ chất đa oxi hớa - khử
10.5 Một số ứng dụng phổ biến và diến hình của phương pháp chuẩn độ oxi hứa - khử
`108.1 Các chất ki hớa hé trợ
106.2 Cae chat khử phù trợ Các loại cột khử
:10 õ 3 Một số tả dụng của các phương pháp oxi hứa - khử Chương I1 Sai sổ trong phần tích xử lý số liệu thực nghiệm $ theo thống kê toán học
11.1: Định nghĩa các Khải niệm 11.2 Các đại lượng trùng bình
11.8 Cac đại lượng đập trưng cho độ phân Lần 11-4 Các loại phân bố
| 118 Biên giới tin cậy
Trang 4MỤC LỤC
t17 Đánh giá kết quả phân tích thao thống ké
PHAN THU HAL
CAC PHUONG PHAP CONG CỤ Chương 13 Phương pháp do dộ dấu điện
12 1 ác diểm của phương phảp do độ dẩn diện - ¡22 Độ dẫn diện tiếng và đỗ dẫn điện đương lượng
1221 Dạ dẫn điện tiếng 129 Dạ dẫn diện đương lượng
122 8» Chat dién li trong trường dong cao tần 123 Các thiết bị của phương pháp do độ dẫn diện 134 Các phương pháp phân tích đa độ dẫn điện
1241 Phương pháp de trực tiếp
1249 Phương pháp chuẩn do độ dẫn diện 1243 Dịnh phân với đồng cao tần
125 Ưng dụng của phương pháp chuẩn đo độ dẫn điện Chuong 13 Phuong pháp phân tích do điện thé
18-1 Dac didém chung ctia phương pháp phân tÍch đo điện) thế 132 Thế điện cực 1331, Diện cực chỉ thị i 1322 Diện cực so sánh ! 133 Phương pháp đo thể điện cực 1331 Nguyên tác 133.2 Thiết bị đo sức điện động cúa pin galvanic 19.33 Dién thé khuếch tán 184 Phương pháp đo diện thế trực tiếp 1841 Do pH
X% 184.2 Diện cực chọn lọc lon và phương pháp đo trực tiếp nồng độ ion 18.5 Phương pháp chuẩn dộ điện thế
1351 Trường hợp định phân theo phương pháp txit-bazd 135.2 Trường hợp định phân bằng phản ứng oxi hóa - khử 1353 Trường hợp định phân bằng phản ứng tạo kết tủa 135.4 Trường hợp định phân bằng phân ứng tạo compleyon 136 Ứng dụng của phương pháp đo điện thế
Chương 14 Phương pháp phân tÍch von - ampe
14 1 Cơ sở của phương pháp 14.1.1 Đặc điểm chung
Trang 5CÓ SỐ HÓA HỌC PHAN TÍCH
14.15 Phương trình Inkoviteh 143 Bơ đồ thiết bị phân tích cực phổ 14 3 Các phương pháp von - ampe trực tiếp
14.3.1 Diện thể nữa sớng và phân tÍch cực phổ dịnh tính 143.2 Phương pháp cực phổ dòng một chiều
143.3 Phương pháp do vị phản 143.4 Cực phổ dòng xoay chiều 14 3.õ Cực phổ xung
1436 Phương pháp von - anmpe quết thể nhanh 14-8 7 Phương pháp von - ampe nguge
14.3.8 Phân tích hợp chất hữu co 144 Phương pháp chuẩn ampe
144.1 Đường định phân chuẩn ampe 14442 Các phản ứng dùng trong chuẩn nhìpe 14.443 Dịnh phản với hai điện cực chỉ thị õ Ứng dụng của phương phấp von - ampe
ye Chương 15 Phuong pháp diện phân và do điện lượng ‘ 15.1 Dinh luật vẽ sự điện phân
15 2 Diện thế nhãn hủy va qua thé
1ỗ 8 Phương pháp phân tích bằng quá trình điện phản 1 ä.1 Sơ đồ thiết bị điện phân
1 8.2 Tách bằng phương pháp điện phân $153.3 Diện phân với catot thủy ngân H534 Phương pháp nội điện phân 15.4 Phương pháp do điện lượng
15.4.1, Phin tích đo diện lượng với việc kiếm tra điện thể 16 42 Phân tích do điện lượng khi kiểm tra dang 1ð õ Ủng dụng của phương pháp điện phần và do điện lượng Chương 16 Mở đầu về các ; Phương pháp phân tích do quang
16.1 Đặc tính của bức xa điện từ 16.2 Pho điện từ
- 168 Be đồ dại cương của các thiết bị đo quang
l Sa 3 quấn `
| | Chuong 17 Lý thuyết chung về các phương pháp phổ hấp thụ phân ti p 17 1, Định luật Bouguer|- Lambert - Beer
Trang 6lạ MỤC LỤC
Chương 15 Cúc ứng dụng của phương pháp hấp thụ phân tử
18 1 5ø đũ thiết bị đo độ hấp thụ quang 279 1811 Mguôn sáng 280 1812 Bỏ lạc sống 380 1813 Ngân dựng mầu do 285 1814 Che detects 285 182 Cấu tạo của một máy do độ hấp thụ quang 288 183 Các ứng dụng 288
` 188.1, Ung dụng trong công nghiệp 288
18 h 2 Ung dung trong môi trường i 289
1813 Các ứng dụng khác 290
Chương 19 Phương pháp phổ huỳnh quang phan it
19.1 Dại cương về phương pháp phổ huỳnh quang phan ¢ ị 293
19.2 Nyuyén tie chung 294
1988 Công cụ trong phương pháp huỳnh quang phân từ | 295
1981 Nguồn kích thích | 295
4932 Ba phan chọn súng | 296
1833 Ngân dựng mẫu : 296
19.34 May thu tin biéu - Detecto 296
194 Ung dụng của phương pháp phổ huỳnh quang phân tử 297 194.L Ứng dụng trong phân tÍch định tính 297 1942 Ung dung trong phan tích định lượng 297 Chuong 20 Phương pháp phổ phát xạ nguyên từ
201 Dae diém của phương pháp 301
203 Sự tạo thành phổ phát xạ nguyên tử 301
2021 Nguồn gốc phổ nhát xạ nguyên tử 301
3033 Số hạng quang phổ 302
2023 Sư kích thích phát vạch quang phổ 304 3094 Các dác trưng của các vạch quang phổ 304 208 ác thiết bị chính trong phân tÍch quang phổ 306 2031 Dae điểm chung của các thiết bị quang phổ 306
203.2 Ha thong chidu sang 307
2033 May quang phé 310
203.4 Thiết bị ghỉ phổ 318
904 Phương pháp quang phổ định tính 315
205 Phương phán quang phổ phát xạ định lượng 317
2061 Dac diém chung của phương pháp 317
9052 Phan tích quang phổ bán định lượng 318 2058 Phương pháp quang phổ định lượng bằng kính ảnh 319
Trang 7CO SO HOA Hoc PHAN TÍCH
20 5.5 Phương pháp hóa quang phổ
20.6 Ung dụng của phương pháp quang phổ phát xạ Chương 31 Phố hấp thụ nguyên tử
21.1 Đặc điểm của phương pháp
21.4 Diều kiện tạo thành phổ hấp thụ nguyên tử 21.2.1 Quá trình nguyên tử hớa
2123 Sự hấn thụ bức xạ cộng hưởng
318 Các thiết bị của phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử 313.1 Nguồn phút bức xạ cộng hưởng
218.2 Thiết bị nguyên tt hoa 313.8 Máy phát tỉa dơn sắc 21.3.4 Thiét bj ghi phổ
31 4 Phương pháp phản tích phổ hấp thụ nguyên tử 21.5 Ung dụng của phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử @ Chương 22 Phương pháp chiết
22 1 Dac diém của quá trình chiết
22 1.1 Đặc điểm chưng củn phương pháp 22.1.2, Phan loai quả trình chiết
22.2 Các đặc trưng định lượng của quả kiỉnh chiết 22.2.1 Dinh ludt phan bé Nernst
32.3.2 Hệ số phân bổ 22.28 Đạ chiết R
22.24 Hệ số tách và hệ số làm giau 22.8 Chiết hợp chất nội phức
22.31 Đặc điểm chung của quá trình chiết hợp chất nội phức 22.32 Giới thiệu một số quá trình chiết hợp chất nội phức 22.4 Chiết các tập hợp ion
22.6 Tốc đệ quá trình chiết 22.6 Ứng dụng của quá trình chiết 9 Chương 23 Phương pháp sác kỉ
23.1 Cac van đề chung của phương pháp sắc li 23.1.1 Dac diém chung của phương pháp sắc kí 28.1.2 Cơ sở của phương pháp sắc kí
Trang 812 MỤC LỤC 236 Sắc kỉ lông dạng cệt 350 2351 Dạc điểm chung của sác kí lông dang edt 350 3359 Sác ki lông - ran 358
¿ 256 Sde ki tao déi ion 354
3301 Các loại nhựa trao đổi ion 355
3303 Cân bằng trao dối len 357
2363 Ung dụng của sắc kí lan 359
23.7 Src ki lang - lỏng tiên cột 361
338 Bác kí lớp mong 362
2364 Dac điểm chung của phương nhấp ¡ 362
2382 Cae dic trưng cơ bản của sắc ld lớp mỏng ! 868
3363 1Œ thuật sắc kí lớp mông 363
%364 Sác kí lắp mỏng trong phân tÍch định tính 364 3385 Sắc kí lớp mỏng trong phân tích định lượng | 365 3386 Ưng dụng của phương pháp sắc l lớp mỏng ị 385
339 Phương pháp sắc kí giấy Ì 866
2391 Đặc điểm của phương pháp 366
3399 Các dạc điểm kỹ thuật sắc kí giấy 366 25 10 Sde ki gel 368 33 11 Phương pháp sắc kí khí 369 23111 Gật sắc kÍ 869 23.112 Datecto 371 23113 Khí mang 372 93.11 4 Phan tlch định tính 372 23115 Phân tích định lượng 373
Trang 9PHAN THU NHAT
CƠ SỞ LÍ THUYẾT
CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP
PHAN TICH HOA HOC
Trang 11CHUONG 1 CÂN BẰNG HÓA HỌC VÀ HOẠT ĐỘ “tong Hóa học phân tích ta thường phải tỉnh nồng độ cần bằng cua it than gia và được tạo thành trong các phản ứng phân tÍch, tức là nồng do cưa các chất đó lthí nhàn ứng đạt tới trạng thái cân bằng Để tỈỉnh các nồng độ cần bằng, người tì thường sử dụng biểu thức của hàng số căn bằng được thiết lập bằng cách đũng dịnh luật tác dụng khối lượng Giả sử xét cân bằng hóa học:
nà + nB +.=—m pŨ + gD + (A),
trong dé A, B, C, D 1a nhitng cấu tử tham gia cân bằng (a) mã chúng không Lịch diện Ap dụng định luật tác dụng khối lượng, ta có:
[f"ipn
{AJ]"B]"
trong dé [A], {B], [C), [D} la néng dé can bing cia cdc chal A, B,C, D và # là hàng số dân bằng là đại lượng chỉ phụ thuộc vào nhiệt dộ Nếu A, B,Ú,D là những ion, thì ta phải tính đến tương tác tĩnh diện của chúng, nên trong biểu thức (1.1) tà phải thay néng độ bằng hoạt độ
qioạt độ œ của một chất được xác định bằng hệ thức:
a =ƒC, (1.2)
trong đó, Œ là nồng độ của ‘ion; f 14 hé sd hoat do
Đại lượng ƒ phụ thuộc vào lực ion # cba dung dich Lue ion w bidu thi tuang tic tĩnh điện giữa các ion trong dung dịch
Trang 1216 CAN BANG HOA HOC VA HOAT DO
Néu Z,, 2, 1a dien tích và Cụ, Cy lực ion ¿: dược xác dịnh bằng hệ thức:
Mose (BIC, + ZAC, + Hoặc dưới dạng tổng quát: ti way x ? €, ist là nồng dé của các fon trong dung dịch, thì (1 3) {1.3} Nữu ¡ gần bằng không tức là dung dịch rất loãng, tương tác tính điện giữa các ipn không dáng kể, thì ƒ bằng Í, hoạt độ bằng nồng dd Khi, < 0,02 thi ƒ dược tÍnh bằng hệ thức: lg/= g UV q4) Thí dụ †ị Tính hoạt độ của cdc ion trong dung dịch hồn hap KCl 103M, MgSO, 103M Tinh tic ion ye cla dung dich: n= 0,5 (L103 + 1103 + 22103 + 22103) = 5102 Wi = 7107 = 0,07 ‘Tinh hé sd haat độ của các ion log f = Ig fr = ~0,08.1.0,07 = -0,035 fựt Bf = 0,92 logf Met =la#f soậ~ = Faget = fso3- = 0,72 Tính hoạt độ sắc lon Ot = Any ~0,5 22.0,07 = —0,14 = 0,92 10°3 = 9,2.104 molt Suy#e = asgi- = 0,92.103 = 7,2.104 molt
Khi 0,02 <p < 0,2 thl f duge toh bằng hệ thức ZR
logf = -—0,5 ————
Levee (1.5)
Thi de 2: Tinh hoat độ của các ion trong dung dich KCI 0,1 M
Trang 13CÓ SỐ HÓA HỌC PHÁN TÍCH oo
i 0g j = -0,52 2 z the lũ
levi ue
trong đó j là hệ số thay đổi cũng với lon
Nếu A, B, C,Ð trong hệ thức (1.1) là những ion, tức là những phán tự tích diện thi biếu thức hằng số căn bằng cơ đạng snú:
ab a
ứ gil
ay ay
= XK, tia
Trong trường hợp này, J„ được gọi là bảng sơ căn bang huat do hay hang äa cần bằng nhiệt động, dại lượng chỉ phụ thuộc vũo nhiệt độ thong phụ thuốp vấu nững độ) Thay œ = /C vào biểu thức (1.7):
{GIP{ĐĐ- 7/0 Li
Ky = i1 "1 rig tl ek aa
[AJ*BM" /A/n
trong đó, /C được gọi lì hằng số cân bằng nồng đọ, dại bảng này hùng những pli
thuộc vào nhiệt độ mã còn phụ thuộc ví
Các hàng sở cân bằng của các hệ kÌ gõ ion của nước, tích số tan của cất
phức chal ghi trong ede thi liệu thường là các biếng so leat ho Tùng; phe de tind toán dược đơn giản, khi tỉnh nồng đệ cỉ
độ thường dược coi bằng hàng số cần bằng nông đố, lu là tà hu que su Lưng diện của các lon trong dung dich và coi hệ gổ hoat dé bang NÓI qua Đình loan, như vậy, sẽ thiểu chính xác Nhưng vì ta thường đũng cầu dung
thể nằm trong giới hạn có thể chấp nhận được ` ơ lực ion của đúng: tách nhấn, khí dụ hẳu hd tịch
t khó bán, huớp sử lu ca không lh búa (Ho
rion trong dung dich bị tiệt hang we iad
lung, Hòa với di eo
Prong các chương sau, dế đơn giàn hứa việc tính tuần hệ sử hunL da thường dượt
coi bằng 1
Giá sử chúng ta phải xét cân bằng (a) mã các chất A, H, G1 Hong dĩ cón Đán gia vào các phân ứng phụ khác (như phan dng trae ddi proton, phiin ng Lao phước chat, phản ứng tạo kết tủa) thì nồng dé cua ching tham gin vao can bang Gu gd phan dc nghĩa là các phản ứng phụ đã ảnh hưởng đến can bằng uo duo fh: btu thi anl huang: của các phản ứng phụ đến cân bằng (a), người ta thugng ding ail dang: ban
hằng số điều kiện Gọi [A], [B),(Ø],(D] là tổng nông dò cần bang của A,B,C, D trong dung dịch thi {A] (B], (C] (D} chi bang mot phan cu {[A], [EB), [C), [D'], tức là:
{A] = (Ala, i [BỊ = [BÍ] sự,
trong dé a,, ay 1a cdc hé số nhỏ hơn 1 là những đại lượng biểu thị ảnh hướng của 6 phản ứng phụ tới nồng độ của A, B, C, D Lự do
“Thay các nồng độ cân bằng {AJ, [B], biên vào hệ Lhức biểu diễn hàng số cán băng nồng độ của cân bằng (a), ta có:
Trang 14I CAN BANG HOA HOC VA HOAT DO
những nhụ thuốc vào nhiệt độ, vào lực ion của dung dịch mà còn phụ thuộc vào cá nông độ của các chất khác tức là phụ thuộc vào điều kiện của dung dich trong đó cân bằng chính (a) được thiết lập Các thí dụ cụ thể sẽ được trình bày trong các chương sau
Trong các phương pháp hóa học nói riêng cũng như trong tất cả các phương pháp của phân tích nói chưng, người ta thường nghiên cứu sử dụng các loại cân bằng chính
sau diy:
- Cân bằng axit - bazơ (hoặc cân bằng trao đổi proton), - Cân bằng tạo phức
- Cân bằng kết tủa
- Cân bằng oxi hớa khử (hoặc cân bằng trao đối eleetron)
Trước khi đi vào xét cd sử ! thuyết của các loại cân bằng trên và Ung dung của chúng tong các phương pháp hóa học cũng như hóa lí của chủng, chúng ta hãy đề cập đến nguyên tác của các phương pháp hóa học: phương pháp phân tích khối lượng và
Trang 1519
CHƯƠNG 2
DAI CUONG VE PHAN TICH KHOI LUONG VA
PHAN TICH THE TICH
2.1 Nguyén tic chung của cúc phương phúp phân tích khối lượng
Phần tích khối lượng là phương pháp định lượng hda hoc taong dó người Ia do chính ác định hoặc những hụp phần của nữ đã
xác bằng cách cân khối lượng của chất cần
dược tách ta ở trang thai tỉnh khiết hớa học hoc là đười dạng hợp chất cứ thánh phần biết trước
"Phí dụ, để định lượng vàng trong hơp kim, người ta lấy một mẫu dại diện cho hop kim dd, dem hoa tan mẫu nãy tong một lượng thích hợp nước cường thủy CHƠI + HNO¿) dể chuyển hoàn toàn mẫu thanh dung dich Dem ¢
những thuốc thử thích hợp, rồi khứ chọn lọc và định lượng vàng (11) thành vàng kn loại Au Đem lọc, rửa kết tủa Áu đố rồi sấy và nung đến khối lượng khong đổi Cuối cùng cân lượng Âu đó trên cân phân tích để xác định khối lượng của nổ “ừ khối lượng nay xdc định hàm lượng vâng tiếng, mẫu hợp kim
Để xác định magie người ta tiến hành như sau: Hòa tan mẫu phân tích Long dung môi thích hợp để chuyển toàn bộ lượng magie vào dụng dịch dudi dang ion Myet Ché hoa dung dich bang cde thuốc thử thích hợp để kết tủa hoàn toàn ya chon lee ion Myg?* duéi dang hgp chat khd tan MgNH,PO, Lọc, vữa kết tủa rồi sấy và nung nổ ở nhiệt độ thích hợp để chuyển hoàn toàn thành hợp chất MgaP;O; Cuối cùng cân để xác định khối lượng của nó Dựa vào công thức của kết tủa và khối lượng vừa cân dược sẽ tính được hàm lượng của Mg trong mẫu phân tích Trong thí dụ này hop chit MgNH,PO,
Trang 16
20 DAL CUONG VE PHAN TICH KHOL LUONG
được kết túa dẻ Hích dịnh lượng magie nên dược gọi là dang kết tủa côu MgaP¡O; là hợp chất được táo thành sau khi nung dạng kết tủa và được cân để xác định hãra lượng của mưgie nên dược gọi là dạng cân Phương pháp phân tích khối lượng magie như trên được gọi lÀ phương phảp kết tủa Phương pháp kết tủa là phương pháp dược sử dụng phớ biển nhất trong phần tích khối lượng
Để xúc dịnh CÓ; trong quảng cacbonat, người ta phân hủy lượng cân mẫu trong
một dụng cụ tiếng bàng aXÍt:
GIÓ, + 2HF + Ca?! + CƠ; + HO
Tốn bộ lượng khí CO, giải phong ra dược hấp thụ hết vào hổn hợp CaO + NaOH dựng trong mốt bình tiếng Lương GO; đơ được xác dịnh theo độ tủng khối lượng của bình dựng bản hyp hip thu Phường pháp xác định hàm lượng CO, như trên gọi là
2.2 You cầu của dạng kết túa và đạng cân
Để phường pháp phân tích khối lượng đạt được dộ chính xác cao, dang két tủa phải
thôn mĩn những yếu cầu sau:
phái thực tế không tan Muốn vấy, khi tiến hành kết tủa người ta ên thích hợp như pH tối ưu, nồng độ thuốc thử, nhiệt dộ thích hợp dể kết tủa hình thành thực tế không tan hoặc, như người ta nói, chất phân tích -ưdu làm kếE tủa một cách định lượng, thí dụ kết tủa tới 99,99%
- IŒL bạn Lhụ dược cần phải tính khiết, không hấp kết và nội hấp các tạp ất CHÍ có như vày thì dang cần mới có thành phần xúc định ứng dùng với công thức oe hu, cdn, ond (thị được dưới d ng dé log rita dé cd thể tách ra khỏi dụng dịch một ích nhanh chúng ä Lhuận~-lựi nhất
Các yêu cầu trên cin dang két từa sẽ được bàn lỉ và sâu hơn trong chương VIÍ (mục
kết tùa hồn toãn và độ tỉnh khiết của kết tua)
phần tích khối Tượnjla chất rấn thu được cuối cùng phải có công thức xác định để cá thể từ khỏi lượng của nở tính ra được chính xúc hàm lưỡng nguyên Lũ hoặc lon cân dịnh phân Đổi với những kết tủa loại BaSOi cơ công thức xác định, bên vững ở nhiệt đỗ cao, nên sau khi rừa sạch và sấy khô thì từ khối lượng A nd có thé ỨÍnh được lưỡng ion Ba?* hoặc 9O2— cơ trong dung địch phân tích Như %, trong trường hợp này đạng kết tủa và đạng cân là một hợp chất Nhưng „ không it hết tủa, chẳng hạn Fe(OH), vi AL(OH)3, thường không có công thức xác định, nên khong thd chon là đang cân mã phải nung chúng ở nhiệt độ cao tới khi có khối lượng không đổi dỡ chuyển chúng thành ƑeaOa hoặc Al:O; là những dang cin Dang cin phải
thôn mãn những yêu cầu sau: ` - Phái só-sải gác yếu Lổ anh hướng đến
mg tuức xác định, có thành phần không đổi từ khi sấy hoặc nung xong dd x ân phân tích "Thí dụ, đang cân không được hút ẩm, không hấp thụ khí CÓ; có trang không khi, không bị phân hủy bởi ánh sáng v v Để thỏa mãn yêu hành phân tích theo những kĨ thuật nhất định - - Dễ cơ dược kết quả phí ch càng chính xác, khối lượng moi của dạng cân cảng
lên hơn khối lượng ủa nguyên tổ hoặc ion cần phân tích thì càng tốt PhÍ dụ, cớ
Trang 17đu 2 ể » Rye 0,238
CO SO HOA HOC PHAN TÍCH ™ foe fo 9g
tk 3
— BaC:O, và cy Ó¿ đều là một tug, nhưng khí cân ở dang Ci,0; thi sai sổ là 104, 1/182 = 7 mự Ct, còn khí cân d dang Ba, ©, thi sai sé Ja 52 x 1 253,3 = 0,2 mg Cr oho hon trường hợp trước 6,7/0,2 =3,5 lần
3.3 Cách tính kết qua trong phan then khối lượng Ô / 5 3 0 ự 8 Hệ số chuyến
“hằng thường dạng căn không phải là dạng cần xác định hàm lượng Vĩ vậy, từ khi lượng của dang can phai tinh khối lượng cua đạng Cân xác định ham lượng Do du, de tiện cho việc tÍnh kết quả phần tÍch, người ta đứa ra khái niệm hệ gố chuyển Dd la đại lượng mà ta cần phải nhân khối lượng của dang can vai nd dé được khối lượng của dạng cần xác định Thông thường hệ số chuyển là tỈ số
khối lượng của một, hai hoặc nhiều nguyên tử hoặc phản tử hoặc lon của dạng cần xúe định và khối lượng phần tử của dụng căn Trong trường hợp xác định Sï thì hệ số chuyên từ Sid, (dang can), thành Bi, dạng cần xác tinh ham lượng là:
Si
K= 3, = 04074 @ } tos
Thí dụ khác: Nếu dang can lA MpaP;O; và dạng cần xác định hàm lugng ta Mg ,MgO hay MgO, thi ha sa chuyến lần lượt là; 2Mg + TNg =——— = 0/9185 8 Mg,P,O, 3MgO go E—— = 06,3622 Meo Mg;P;O; £ \, ‘ vo 2MgCo, * -+ ẨWycoy =“——— = 0,7576 Mz,P,0, + Ww
+ Cách tink het quả phân tích
Thông thường người ta tỉnh kết qua theo phan tram khối lượng củn chất cin dink phản trong mẫu
KX Giả sử lượng cân mẫu là P(g), khoi lugng dụng căn là # {g, K la hệ số chuyến Ham lượng tính thao !% khối lượng x Kq 100 ? =— (2.1) Pp Nếu p(g) mẫu chứa trong V mJ dung Kq vi00 dich ma lay rau ml dé phân tích thì: x% = 22)
Trong trường hợp phân tích khí và hơi
Trang 18CUONG VE PHAN TÍCH KHƠI LƯỢNG - k2 rm g.4 Nguyén tác của phương phúp phân tích th Phân tích thể tích 1à phương phấpP xác dịnh
hàm lượng các chất dựa trên Sự do thể tích dụng địch thuốc thử đã biết nôn độ chính
xác (được gọi là dung dịch chuẩn) được thêm từ buret vào dụng dịch của chat
dink phan, vita tac dung đủ với tất cả
lượng chất m từ từ dunB địch chuẩn bằng puret via
dung dịch chất định phân gọi là sự chuẩn độ điểm đã thêm lượng
thuốc thử vừa đủ tác dụng với toàn bộ định phân gọi là Fim tượng đương DI
điểm tại đó t4 tết thúc chuẩn do, gol là điểm cuối, Phong thường điểm, cuối
tông trùng với điểm tương dương, nghi
a thể
= aan Sĩ KiönE bàng thể tích cha no tất dụng vừa
với chất định nhân Ẩthể tích dun
với điểm tương dương), vì vậy sự định phan dd Su the Để nhân biết điểm tương đương: người ta thường dùng những chất gây ra những hiện tưựng mi ta cd thé quan sat duge bang
mát như sự đổi mẫu, sự xuất hiện kết tủa fam duc dung dịch xây 14 ở ¡ất gần điểm
dd Những chất đó dược gọi là chất chỉ thị
25 Phan tng ding tong phan
tich thé tich
Những nhân ứng bda hoe ding trong phan
tich thể tích phải théa xuần các yê9.râu
- Chat phản ứng *
„ Phản ứng phải xây LA rất nhanh Đối với
các phan Ung chậm, cần làm tang tốc độ eta chang bing cách dun nóng hoặc dùng
chất xúc tác thích hợp | Phan ting phải chọn lọc, nghĩa là thuốc
thử chi tac dung với chất định phân teh int: phan phải tác dụng hoàn toàn với
thuốc thừ theo một phương trinh + định, nghỉu là theo một hệ số tỈ lượng xác định ma khong phan ứng với bất kỉ chất não khác - - Phải có chất chỉ thị thích hợp dể xác định
điểm cuối với gai số chấp nhận được 3.6, Phân loại các phương pháp phân
tích thể tích Người ta thường phân loại các phương pháp
phân tích thể tích theo hai cách sau đây:
Phan lowi theo ban chất của phân ứng
chuẩn dộ: 3XPhương pháp axil-baze (hode phương pháp
trung hòa): Phương pháp này dựa trên phân wing pitta cae anit vi baad (phản
ứng trung hòa (Ht + OH HO) để
định lượng
trực tiếp hoặc gián tiếp các nxÌt, bazgd
và muối + Phương phéP hết tha: Phudng pháp
này chủ yếu dùng để định lượng các lon tạo được các hợp chat Ichd tan Tuy số lượng củc phản ứng tạo thành kết tủa khó tan rất lớn, nhưng da số các phản Ứng đó xây La rất chậm về không có chất chỉ thị thích hợp: nên việc áp dung phương pháp nầy khá hạn chế X Phương pậP phúc chất: Phương pháp
này dựa trên phản ứng tạo các phức chất giữa chất cần phân tích và thuốc thừ,Phương
pháp dược dùng để định lượng hiv hết các catien kăm loại và một sé anion “Thuốc
thử dược sử dụng phổ biển nhất là nhém
thuốc thứ có tên chung là complexon de phuong phap oxi hóa - khử: Phương
pháp này dựa trên phan ứng oxi hóa -khử và
thường dược dùng dể định lượng tIỰC
tiếp các nguyên tổ chuyển tiếp và một số chất
hữu cứ, ngoài ra ta còn có thể xác định
Trang 19CÓ SỐ HÓA HOC PHAN TicH "
Phân loại theo phương: pháp xác định diểm cuối
sác phương phủp hóa học đựa tiến sự đời máu của chát chỉ thị tại điểm vuổi ` Các phương nhảp hỏa tí dựa trên sự biên đới đột ngột cua một tỉnh chất vật lỉ
nào đó tại điểm cuối như cường độ mâu, điện thứ, độ dẫn diện vv
37 Các phương pháp chuẩn do
Tuy theo trình tự tiến hành chuấn độ, người ta chia thành các chuẩn độ sau; & Chuda dé tute điệp: Thâm từ từ dụng dịch chuẩn từ burẹt vin dung dich dint phản dựng trong binh nda Thuée thy R tác dụng trực tiếp với chất định phản X:
R+X + Q+Y (a)
Dun vie néng dé dung dich chusia, thé teh etia ag đã kiểu tổn và phương Hình phan ung (a), ta tính được lượng chất X đã phần ứng
& Chuẩn độ ngược: Thêm một thế tích chính xác và du dung dịch chuẩn vào chất dịnh phân Sau dỡ chuẩn dộ lượng thuốc thử R côn dư lại bằng một thuốc thử khảe 2 thích hợp Đựa vào thể tích va nông đó của các dung dich chuẩn R và TỪ và nhương trình các phản ứng, ta tính được lượng chat X hos nồng 6 cua nd Phuong pháp chuẩn độ ngượt này thường dược sư dụng để định lượng các chất tham gía các phản tỉng xảy va cham hoặc không có chất chỉ thị thích hợp để Xx súc định X hàng phản tứng diữa lì và K Chuẩn do thay thé: Cho chất định phin X tie dung với mội hựp chất thích hop khác MỸ để tạo thành hợp chất MX và giải phóng va V: X#eMY>+MX+Y (hb Sau để chuẩn độ Ÿ bằng dung dịch thuổe thir thích hợp rồi dựa vào nông đỏ và thể tích của nó để tính lượng chất X
K Chuẩn độ giản tiếp: Cách chuẩn độ này dùng dể định lượng chất X không tiên
hành chuẩn dộ trực tiếp bằng thuốc thừ nào dd Chuyển X vào một hợp chất thích hap chứa Ít nhất một nguyên tế cú thể xác định trực tiếp được bằng một thuốc thử thích hop
WyChuẩn dộ phản đoạn: Trong một số trường hợp có thể chuẩn độ lần lượi eäc chất X,Y, 2 trong cùng một dung dịch bằng một hoặc hai dung dịch chuẩn,
3.8 Nồng độ
Nong độ là đại lượng dùng để chỉ hàm lượng của một cấu từ (phân tử, ion} trong dụng dịch
Sau đây là các cách biểu điển nồng độ trong hớa phân tích
Nong d6 thé tich: Nong độ thể tính ctla mét chat ling 1a tl s6 thé tích của chất làng
đó và thể tính oda dung môi lớn (thường là nước) "Thí dụ dung dịch HƠI 1: 4 là dụng
địch gồm 1 thể tích HƠI đặc (có khối lượng riêng d = 1,1B5g/mÙ và 4 thế tích nước Nông dộ phần trăm khởi tượng: Nồng độ phần trăm khổi lượng của một chất trong dụng dịcH là số gam chất đó tan trong 100 g dung dịch Thí dụ dung dich NaOH 25% là dung dịch chứa 25g NaOH trong 100g, tức là dụng địch gồm 25 g NaOH và 75 g nước
Trang 203 Al CUONG VE PHAN TÍCH
KHOI LUONG
ce ÏïỶm.mm CC co dg 10%
Đặt ø là số gam NaCl @ can haa tan, ta cd:
ae 100 = 10; BUY roa =tiill
& a + 100
Thi du 2 Có bao nhiêu gam H,50, nguyén
chat trong t mi dung dich axit sunfuric dac 98% od khối lượng tiếng d = 1,84 giml?
Dat a lA số gam H,SO, a can tinh, ta có:
_ ——_ 100 = 98; suy T8 a = 1,803 ¢
1,84
Nưng độ moi; Nơng độ mel của một chất
là số mol chất dé tan trong 1¡ dung dịch Loui nang do Ay dude kí hiệu bằng chữ M
hoặc mol/L hoặc mol.F1 đặt sau chữ số chỉ sé mal Thi du: dung dich NaOH 0,1M tức
la dung dich chứa 0,1 mol NaOH hoặc 0,1 x
40 = 400 NaOH tuong LÝ dung dịch
Nếu œ lñ số gam chat tan trong V tlt dung
dich va Aí \à khối lượng moi của chất tan dd chi nang do mol Cy, dude tinh theo cong thie: CwalM V Mếu V biểu thị theo mil, thi: Øyjø 1000/M ¥ ‘Thi du: Can by bac bhiệu gam H00; 2H;0 để diều ché 250 mi dung dịch nồng đô mọi là 0,025M ? Đặt số gam tỉnh thể ngâm nước cần lấy TA a, ta co: z1000 0,025 = — ; suy ta Œ = 0,7880 ¢ 126 250
Nơng do dương lượng: Trước kia trong hóa
học người ta thường dùng khải niệm đường lượng và dương lượng gan nen trong
hớa học phân tích, đặc biệt trong phân tịch thể tích người ta thường dùng loại nồng độ nay
Vì dựa theo định luật về dương lượng: trong một phan tng chuẩn độ, các chit phan
tng gối nhau theo cùng mot sé mol duong lugng bode chng mot sé milimol duong lượng,
thì việc tính toán kết quả phân tích rất thuận lợi và dé dang Nhưng ngày nay trên
thể giới người ta không dùng đến khải niệm đương lưƯỢnB và mọi đương lượng nữa nên
các nước Ít dùng khải niệm nồng độ đương lương
„ Nũng độ dương tượng của một chất la sé
mol dương tượng (Ð) của chất đó trong một lít dung địch hoặc số milimol (mÐ}) của
chat dd trong 4 mi dung dịch và thường dược kí hiệu bằng chữ N dat sau chit số chỉ số
nồng độ “nhí dụ, dung dich NaOH 0,1N la dung dich chứa 0,1 mọi dương Tượng
NaOH trong Ì lít dung dich của nó Nếu # là
số gam chất tan trong Vĩ dung dịch (hoặc
ø là số mg chất tan trong Ÿ mÌ dung dich }
và D 1A khối lượng mol đương lượng (Ð),
đại lượng này trước kía duge gol là dương lượng gam, thÌ có thể tính nồng độ đương lượng
theo công thức:
Cc, “ :
Trang 21COSA HOA HOC PHAN TICH 25 Neu ¢ biév didn thus gam con W thee ml thi: a lLQ00 0V Cụ Tu cong thức dé tas
milimol đương lượng nếu Ð tỉnh theo mililit
TChấi lượng mới đương lượng Ð của một số chất là số gam chải đó về mật hứa học
tương đương vũi một nguyên từ hoặc một mọi lõn F' hoặc OH~ hoặc 1/2 môi oxi (0) Đương lượng moi của một chất không phải là một hàng số như lthối lượng moi, mã thay đổi tùy theo phản ứng nd tham gin
Thi du, trong phản ứng trùng hòa các dun asit, don baz, chang han: HC] + NaOl - Sal + H,O
Duong hang mol D cua HC) hoae NaQil bang khối lượng mùi của các chất đó
ya Cy V là số mọi dương lượng néu V tinh theo lít và là số
Whi chudn do ede da axit, ching han HPO) bang dung dich don bazg manh, thi du NaOH, thi duvng luanyg mol eta da axit phy thude vao nie chun dé Néu chudn độ hết nấc thứ nhất:
THPO, + NIOH + Ni ,HPO, + HO
thì dương lượng moi của HàPO, bằng khối lượng moi của aö, = Af Nếu chuẩn độ theo nặc thứ húủ:
H,PO, + #NAOH ~ NalH,PO, + 3H;O
thị đương lượng mọi của EÍPO, bằng 1/2 khối lượng moi của nở vì phần axit đã được chuẩn độ tương đương với hai noi H; D = 0,5M `
“Trong các phản ứng oxi húa khử đương lượng mọi của một chất exi hóa hoặc một chất khứ bằng Ihối lượng moi của nổ chia cho số electron ñ mà một phân từ hoặc một jon chat dé tìao đổi, "Phí dụ, khi tà chuẩn độ dung dich Fe** bang dung dịch chuẩn KMnO, theo phan ứng:
MnO; + 5Fe** + 8H! + Mn?! + BƑe't + 4H,O
thì đương lượng moi của Fe*t (hoặc của Fe hoặc cla FeSO,) baug khoi lượng mọi của nd D = Ä/ và dương lượng mới của MnOT (hoặc của KMnO,) bang 1/8 khối lượng mol của nó Ð = 1/5M, vì tieng phản ứng đỏ:
Fe?* ~ le = Fe3*
va MnO; + Se + 8H* = Mn?* + 4H,0
Trang 22
3h DAI CUONG VE PHAN TÍCH KHOL LUONG
it
MnOT + 8H! + 5e ~ Mn"! + 4H,O D = Miã G0” + 0e + IIH† = 2C3t + TH,O D = MIG
“Thí dụ: Cần lấy bao nhiêu gam tỉnh thể ngậm nude H,C,0, HạO (M = 126) để pha chế 250ml dung dịch chuẩn HCO, 0,05N dùng dể xác dịnh nồng độ dụng dịch KMnO, Vị; bì C,O{~ — 9e = 3CO; nên đương lương mo| của axit oxalic D = 0,54 = 63 g 0,05D = 63 x 0,05 Luang tinh thé ckn cin để pha 250 ml dung dich 0,05M 1a: 63 x 0,05 —x 250 = 0,788g 1000 Độ chuẩn
Độ chuẩn là số gan (hoặc miligam (mg) chất tấn trong 1 ml dụng dịch Nếu ø là SỐ gam chất Làn trong V mi dung dich, thi dé chudn T = af/V
Dô chuẩn theo chất dink phan
Đã chuẩn theo chất cần định phân là số gam chất can định phân (ion, phân tử hoặc nguyên tử) phản ứng dũng với 1 mÌ đụng dịch chuẩn và dược kí hiệu 1a Try trong dở R la thuốc thử, X là chất cần dịnh phân Cách biểu điễn nồng độ loại nãy rất thuận tiện cho việc LÍnh tốn kết quả phân tích, đặc biệt khi phân tích hàng loạt mẫu tại các phòng thí nghiệm nghiên cứu và sản xuất
"Phí dụ: Tính đô chuẩn của dung dịch chuẩn KMnO, 0,02M theo sắt, khi chuẩn độ Fe*' theo phản ứng:
MnOT + 5Fe2t + BH! = Mn?t + 5¥e3+ + 4H,0
"theo phương trình phản ứng chuẩn dé trén, ta cd: 1 mol MnO† phản ứng với 5 mol
feet Trong L mÌ dụng dịch chuẩn TKMnO,0,03M có chứa 0,02/1000 = 2 105 mol
MnOy và do đỡ 1 mì MnOr dó phản dng vdi 5 x 2 x 10°3 = 10-4 mol Fe?* hoac 107 « 56 = 5,6 x 109 g Fe De dd:
Tgwao¿ na gurc 0/0056 8 Fe.ml
Nông độ (hoặc hàn lượng) phần triệu uề phan a
Dối với các đúng dịch rất loãng hoặc sắc hâm lượng rất nhỏ người ta thường ding các khái niệm này
Thần kriệu (thường được kí hiệu là ppm: tiếng Anh la parts per million) li số micro gam có trong một gam hoặc 1 micro gam chất tan trong 1 gam dung dịch Một cách tổng quát Ta cớ: :
Khối lượng chất tan (g)
Chn “ TT hối lượng dung dịch (g) Ty Cô “L0 gpm a
“Ehní du: Dung địch Au'? nồng độ Ì ppm, tức là dụng dịch cổ chứa l¿ø Âu trong lg ñc 1 mg Au trong { kg dung dịch Đối với các dung dịch nước rất loãng thì cd thé coi ñn dũng khối lượng tiêng của nước bàng Ig/ml hoặc 1 g/l "Do du, 1 ppm = 1 yghnl
Trang 23CÓ SỐ HÓA HỌC PHÁN TÍCH ”?
Đổi với các dụng dịch loãng hơn, người ta đừng phán tl ki hiệu ppb (parts per billion) Khoi lugng chat tan (y}
‘pps 2 2+ 10” pps
Khối lượng dung dịch (g) 249 Cách tính kết quả trong phân tích thể tích
Việt tÍnh kết quả phụ thuộc vào cách biểu diến nồng đô vũ cách phản tích Nguyên tác chung là dựa vào định nghĩa nồng độ, phương trình phan ứng chuân độ hoặc định luật về dương lượng mà tỉnh kết quả phân tích
Trường hợp chuẩn dộ trực tiến
Cách tinh theo nong dd mol Dựa vào thể tích, nồng độ dụng dịch chuẩn và phương: tinh phan ứng chuẩn độ để tính dược lượng chải cản phan (eh thea sd tailimoE huac số mol
Thí dụ 1 TÍnh nồng độ mọi của một dụng địch NaO11 biết tụng khi chudn dé 20 ial dụng dịch để thị phải dùng vita hét 22,75 inl dang địch HƠI 0,1089 Mi
Phản ứng chuẩn độ: NaOH + IIỚI > NaCi + Hạo Số milimol NaOH bang sé milimol HUI
Char * 20 = 0,1080 x 22,75
Suy va: Noi = (0/1060 x 22,75) : 20 = 0,1206 Mì
Thi du 2: Whi chudn dé 0,2275 g Na,CO ¿ tính khiết d¿n CÓ; phải dùng vừa hét 23, đỗ mì dụng dịch HƠI Tính nồng độ moÌ của đụng dich TIC] du
Phản ứng chuẩn độ: Na,CO; + 2HOI + 2NaC) + CO, + HO 86 mol Na,CO, bang 0,5 sé mol HCl
88 mal HC] = (0,2275 : 108) x2
Nông độ dung dich HC] = Cy,q, = (0,2275 : 106) x 2: 0,02245 = 0,1920 M Cách tink theo ning dé duong hegng Khi tinh theo ndng do đương lượng thì cần dựa vào định luật về đương lượng là: Số mili dương lượng moi của đụng dịch chuẩn bằng sé mili đương lượng mol chất cần xác định đã phản ứng với nhau Dể tính dược khối lượng các chất đã phản ứng phải biết khởi lượng moi dương lượng của các chất dd
Thi du 3; Tinh bong độ đương lượng của dung dịch Na, 25¬Óx, biết tạng khí thêm lượng du dung dich KI tinh khiét vao 20 ml dung dich K,C1,0, 0,05N chứa axit sunftnie làm môi trường thì chuẩn độ lượng l; thoát sứ bàng 19,80 mị dụng dịch Nay5,O; dủ
Mili dương lượng mới Na,8,0, = 19,80 x Nya Sao = sổ mỉÌlimol dương lượng K,C1,0, = 20 x 0,05 Do dd Nha 0 Z (20 x 0,08) : f9, 80 = 0,0506 N
Cach tinh theo dé chudn chat tịnh phản
Thí dụ 4: TÍnh hàm lượng phan tram sát trong quặng, biết tầng sau khi hòa tan 6,517 g quảng, khử hoàn toàn Fe(T) thành Fe(l), rồi chuẩn độ Fe(ID bằng dung dich chudn KMnO, ed dd chudn theo Fe 14 5,620 mg/ml thi ding vita het §7,20 mi dung dich chuẩn để
Theo định nghĩa thì 1 ml dung dịch chuẩn KMnO, oxi hóa dược 5,620 mg Fe?t, Vậy lượng Fe cd trong quang 1A 5,620 x 87,20 mg
Trang 241S DAL CUONG VE PHAN TICH KHOI LUONG
Trường hợp chuẩn độ ngược
Thí dụ š: Để định lượng Út trong thép, người ta phân hủy 1,075 g mẫu thép thành dụng dịch rồi oxi hóa hỗn tồn CrÕ? thành CrO‡—, Sau dó thêm vào 25 ml dung dich chudn FeSO, 0,0410 M và lượng dụng dịch axit sunfurie loãng dủ lâm mội trường Lượng Fe(IU dư được chuẩn độ bằng 3,70 mi dung dịch KMnO, 0,040014 Hãy tinh ham lượng theo % khdi lugng efia Cr trong thép
Để tiện lợi ta tính theo nồng độ dương lượng : Nong đồ dương lượng của dụng dịch chuẩn FeSO, bang néng độ mọi của nó bằng 0,0410N Nong đõ dương lượng của dung dich KMnO, bang 0,0400 x 5 = 0,2N
$6 mili duang lugng mol CrO}~ tac dung với Fe?* là: 25 x 0,0410 ~ 3,7 x 0,2 Số đương lượng moi] Ốr trong, mẫu thép bằng: 25 x 0,0410 ~ 3,7 x 0,2 _—— et 1000 Khối lượng moi đương lượng của Cr 1A M:3 Phan trim Cr trong thép là: 25 x 0,0410 — 3,7 x 0,2 52 100 Tỉ Ep ee = 04595 % 1000 3 1,075
Truong hạp chuẩn độ gián tiến
Thí dụ 6 Dẽ định lượng chỉ (Pb) trong quặng người ta phân hủy 1,1050 g mẫu quặng thành đụng dịch Pừ dụng dịch đó thực hiện quy trình làm kết tủa định lượng chỉ trong mẫu thành PhÉtQ, Sau đó hòa tan PbCrO, bang dung dich hén hgp HCI + NaCl du Tham vao dung địch một lương di ĩ và cuối cũng chuẩn độ lugng 1, thodt ra bằng 24,20 mi dung dịch chuẩn Na;8;O¿ 0,0962N Tính hàm lượng chi trong quang theo % khối lương
Các phản ứng chính của quá trình định lượng:
ŒO7— + Pht —— PhữrO,‡ (a) 2PbCrO, + 2H + Cl APLCR + Cr, OF + H,O (b) I, + 28,03 —— 9 +80 ()
ø Tính theo nồng dd mol
"Thao các phương trỉnh phản dng (a), (b) va (c), 1 mol Pb?+ phan ứng với 3 mol 8,037 86 mol Pb?t trong mẫu la: (24,2 x 0/0962) / (100 x 3) Vay ham lượng % khối lượng chì trong quặng là:
24,2 x 0,0962 x 207,2 x 100
——-———=!455%
1000 x 3 x 1,105 + Tỉnh theo nồng độ dương lượng
“Trang trường hợp này không cần phải viết các phương trình phản ứng để thực hiện tính kết quả vÌ theo định luật về dương lượng, các chất phản ứng với nhau theo những đương lượng moi bằng nhau, tức là số đương lượng mol cia 5;O§~ bằng số dương lượng mọi của Pb?* VÌ một ion Ph?* tạo nên một phân tử PbỚrO¿ mà Ci0F bị khử thành GIÖ? với sự nhận 3 elsetron, nên đương lượng mìo| của PbCrO, bằng 1/3 khối
Trang 25co sd HOA HOC PHAN TictH ay
lvong mol ciia nd, vi vay công thức tink trùng với công thức dâu tink theo nong do mol
3.10 Cách điều chế các dung dịch
Chal goc
Những chất thỏa mãn các điều liện dưới đây và dùng dể diều chế các dung dich chuẩn được gọi là chất gốc
a- Chất gốc thuộc loại phân tích hoặc tỉnh khiết hóa học Lượng tạp chất trong nó nhỏ hơn 0.12, nếu lớn hơn phải tiến hành tính chế lại
b- Thành phần húa học phải ứng dẳng với một công thức xác định kể cả nước kếi tỉnh
e- Chất gốc và dung dịch của nở phải bền
d- Khối lượng moi phân tử của chất cảng lớa càng tốt dễ giun si số khí du che dụng dịch chuẩn
thi dy Cae chất sau đây là các chất gốc: RJƠIO¿, H2 Ư, ngun chat Cu, Ag, Aw vy Nhiều hóa chất, chang han
ngàm nước khí nhận về phòng thí nghiệm dưới địng wie by dave bị
tiên nhân đề chất lượng cño như Lỉnh khiết phần tích huậc tĩnh khiổl hếa học nhưng sau mat thai gian bị thay đổi thành phần do hỏi ẩm đều khôn; phán là chất gức
Điều chế cáo dung dịch chuẩn Nều cổ chất gốc ThÌ cân một lượng %
0,3 mg, hòa tần định lượng lượng cần trong Bình định mức có dụng tích homie Thi du, de đữ lầm loại kết tính a quản cản thân, tr mu0Ì de dink chit dd tren cin phan ĐÍCh có dụ chỉnh xúc 0,1 hed
thích hợp rồi pha loãng bằng nước tới
Na,CO, 0,1M, ean can 106,0000 x 0,1 = 10,0000 g chdl do hoa tau thanh bf duag dich dùng nước cất hai lần mới cất và bình định mức dung tích 1
Nếu không có chất gốc thì trước hết điều chế dung dịch có nòng độ gần dũng, su đó dùng chất gốc hoặc dung dịch chuẩn thích hợp để xác dịnh lại nông độ Thi du, dùng dung dich chudn H,C,0, biét chính xác nồng độ (dung dich duve diéu ché ti chat you là H;C;O, 2H;O› để xác dịnh lại nồng độ của dung địch NAOl{ mới phá có nông dộ gần đúng
Điều chớ dụng dịch từ đụng dịch có nồng độ khác
“Trong trường hợp không có hóa chất tỉnh khiết mà chi cd dung dich cd nang dé Ion thì có thể tiến hành điều chế dung dịch chuẩn bằng cách phá lỗng dụng dịch có nơng độ đó thành các dụng dịch có nồng độ mong muốn Để tiến bành phá loãng của dùng nước cất và các dụng cụ đo thể tích chính xác như buyet, pipeL và các bình dịnh mức
Nêu Cụ, €¿ và VỊ, V¿ là nồng độ và thể tích dụng dịch trước và sau lhỉ nha loãng, ta cổ: chữ dụng dich chuan Cy x Vp = Cy x Vy
Trang 26
30 DẠI CƯÓNG VỀ PHÂN TÍCH KHƠI LƯỢNG
Suy ra Vị = 800 ml
Lấy 800 ml dung dịch HƠI 0,1250M cho vào bình định mức l/ rồi thêm cẩn thận nước cất hai lần đến vạch mức và lắc đều dung địch trong bình ta sẽ được 12 dung dich
HƠI 0,1000M
Nếu C¡ và C; là nùng độ biểu thị bằng % khối lượng thì cần phải biết khối lượng riêng của dung dịch đó (chl dùng công thức Ơ, x VỊ = C, x V; khi các nồng độ là Tnol/? hoặc nồng độ đương lượng hoặc độ chuẩn)
Tht du Can lấy bao nhiêu mÌ dung địch axit sunfuric đặc 88% cd d = 1,84 giml dé pha mdt lit dung dich H,SO, 5% cd d = 1 giml
Đạt thể tích dung dịch axit đặc cần lấy là Wị ta có: VỊ, x 1,84 x98 = 1000x1%5
Trang 273t CHUONG 3 AXIT VA BAZO PHAN UNG TRAO DOI PROTON 3-1 Định nghĩa
Định nghĩa axit và bazơ của Brönsted
Gở nhiều định nghĩa về axit và bazơ Trước đây người ta thường sử dụng rộng rãi định nghĩa của An trhenids Theo định nghĩa đó axit là chất khi hòa tan vào nước phân li thành ion (H*) và anion còn bazơ thi phan li thanh ion hidroxyl (OH™) va cation Nhưng định nghĩa này không tổng quát vi chỉ áp dụng cho một số loại chất và khi dung môi là nước
Năm 1923 nha bác học Đan Mạch jN Brồnsted đề ra miột định nghĩa tổng quát
hơn như sau: yt vớt
Axit là chất có khả năng cho proton và bazơ là chất có khả nãng nhận proton Mỗi axit sau khi cho một proton trở thành một bazo gọi là bazo liên hợp với axit đó Một cặp axit - bazd liên hợp được biểu điễn bằng hệ thức sau: |
cit <x Ht + Bazơ ;
Proton không có khả năng tồn tại ở trạng thái tự do, vì vậy một chất chỉ thể hiện 16 tính axit hoặc bazơ trong dung môi có khả năng nhận hoặc cho proton
Nước là dung môi vừa có khả năng cho vừa có khả năng nhận proton, nên các bazơ và axit có thể thể hiện tính chất của chúng trong nước
Trang 2832 AXIT VA BAZO - PHAN UNG TRAO D6I PROTON
Thi du: NH, + H,0 =+ NH‡ + 0H” {baza,) (axity) (axit,) (baz) Ait + HạO =m Bazo + H,O* “Thí dụ: HF + H,0 == H01 +ƑF”
(axit,) (baze,) (axit,) (baza,) Cac thí dụ khác về cập axit - bazØ liên hợp trong nước:
NH†+H0 == NH, + H,O* HạPO,+HạO == H,PO; + H0! CN7 + H,0 sch HCN + OH~ CH,COO7 + H,O = CH,COOH + OH™
"Theo quan niệm cổ diển thì NHý, HPO; không phải là các axit; ÔN”, GH;C00~ không phải là các bazd mà là các cation và anion cúa các muối thủy phân Nhưng theo dịnh nghịa của Brénsted thi các ion để là những axit và những bazg và phản ứng thủy phân chính là phản ứng của axit (NH†, B;PO7) hoặc bazo (CN, CH,COO™) véi nude
‘Pay theo ban chat cua dung môi, một chất có thể thể hiện tính axit hoặc bazơ
Thi due: Trong aide CH,COOH la axit vi nd cho nuée proton tạo thành bazơ liên hợp
CH,COO™:
CH,COOH + 4,0) == CH,COO™ + HO!
(axiÐ) (bazø 1h)
Nhưng trong hidro florua lông Œ;P¿) thì GH;GOGH lại là bazd vÌ nó nhận proton ctia dung moi dd dé tyo thanh axit liên hợp: :
CH,COOH + HLF, == CH,COOHS 1 HIT
(bazd) {axit Lh) '
Như vậy, qua các ví dụ trên, ta thấy định nghĩa axit, bazg của Brönsted tổng quát hơn định nghĩa của Arihenius và cổ ưu điểm là nêu rõ được vai trò của đung môi,
Trong chương nay chung ta chỉ đã cập nhiều đến các phân ứng axit - bazơ trong dung môi nước ø Tích số [0n của nước Nước là một dung môi tự proton phân, tức là nó vừa là một axit vừa là một baz0: H,0 + H,0 == H,O* + OH” Hang sé can bang cia phan ung dd la: (H,0*] [OH™ ] [H,0}? Nước phân li rất Ít, [H,O] được coi là hằng số, vậy: XỊH,OJ = Ayo = [0°08] (3-1)
Trang 29CÓ SỎ HÓA HỌC PHÂN TÍCH 3
tích số ion của nước #tye = 101! Người ta còn thường dùng Pho = “lek g = 14 ø Cường độ của axit uà bqza Hằng số axit K, va hang sé bazo K,:
Mot axit Ichi duge hoa tan vao nude sé nhutng proton cho nuée theo phản ứng:
A + HO =B + H;O1 {a)
trong do, A là axit, B 1A bazo lien hep vél A Cong thie HOT chi proton bj hidiat hoa
và được gọi là hidroni hoặc oxoni
Axit căng mạnh tức lã nhưỡng proton cho nước cảng nhiều, tức lä hằng số cân bằng:
ew LIES}
[A]1,O]
của cân bằng (a) đố sảng lớn
Nồng độ của nước, HạO xấp xÌ bằng 1000/18 = 55,5 M là tương đổi lớn so với năng độ cân bằng của các ion và phản từ khác trong dụng dịch, nên cố thế coi không đổi và ta có thể viết:
(B)[H,0*]
{H,0] = mm _ (3-2)
K, duge goi la hang sé axit va bidu thị cường độ của axit, vl Ky, cảng lớn, axit càng mạnh Để tiện cho việc tÍnh toản, người ta thường còn ding pk, = —ÌgK, thay cho Ky
Tht dui Axit axetic CH,COOH có K, = 1,7410°5, pk, = 4,76 manh hon axit xlanhithic HCN co pK, = 6,2 10°, pk, = 9,21
Đối với các axit mạnh phân li hoàn toàn trong nước (thí dụ: HƠI, HINO,, HCIO, ) thi H, coi nhu bang +e
Một bnzơ khi được hòa tan trong nước sẽ nhận proton của nước theo phản ứng:
B+H,O0 === A+OH- (b}
Baze cing manh tite 14 nhén proton ctia nước càng nhiều, cân bằng (b) chuyển vẽ phía phải càng nhiều, tức là hằng số cân bằng:
[A]OH-]
[B]E,0]
của nứ càng lớn Trong các đung địch nước loãng nồng độ [H;O] có thể được coi như không đổi, nên có thể viết: ị HT K{H,0] = Aree = Ky (3-8) 1, được gọi là hằng b bazơ và biểu thị cường độ của bazd Người ta cong ding pk, = —Igk,,
Thi du: NH, cd pK, = 4,76 la bazo manh hon hidrazin od pk, = 6,01 Déi vdi cdc hazd manh (nhu KOH, NaOH ) phân lï hoàn toàn trong nước thì Kj, va cing lan coi như bằng +œ=
Trang 30wo : AXIT VA BAZO - PHAN UNG TRAO DO] PROTON số axit Thi dụ: axit photphoric H;PO, phân lí theo 3 nde và có 3 hằng số axit là Ky, X¿ và K; tương ứng với các nấc đổ H,PO, + HạO == H,PO¿ + HạO! pk, = 2,12 H,PO + HạO==HPOT + H,0* pk, = 7,24 HPO] + H,0 ==PO}" + HO” pk, = 12,36
Tương tự như trên có những đa bazø là những bazơ mà phân tử khi cho vào nước tần lượt nhận mét, hai, ba proton theo các nấc khác nhau Thí dụ: PO” là một đa bazd:
PO} + H,O == HPO} + 0H” pK,, = 1,64 HPO} + HQ H;PO + OH- pk, = 6,79 i H,PO; + H,0 =H;PO, + OH™ pÑu; = 11.88 ø Quan hệ giữa hằng sd oxit va hằng số bazg của nuột cập axit - bazo lién hgp: NH} va NH, Nhan cic hing sd K, va K, véi nhau, BYEH,O*][ALOH~ ta ed:
K,x Ky = {BYELOTUIAIOF) = puhoyport} = Ay,o, (89 (ANB) |
hoặc pk, + pK, = Phyo = 10° 6 25°C
Như vậy, tích giữa hằng số axit và hàng số bazd của mật cặp liên hợp bằng tích số ion của nước Vì tích sổ ion của nước là hằng số nên hàng Số axit càng lớn (axit càng mạnh) thì hằng số của bazơ liên hợp cảng nhỏ (bazø càng yếu) và ngược lại Biết được một trong hai đại lượng ta tìm được đại lượng kỉa Thi du: biết pÑ, của CH,COOH bằng 4,76 thi tinh duge pK, eta CH,COO~ bing 14 - 4,76 = 9,24
Gid su A là axit và B là bazơ liên hợp với Á, như + và CH,COO™ hoac
39, Phương trình bảo toàn proton
Phương trinh bao toan proton của mot dung dich axit - baza là phương trình biểu diễn sự trao đổi proton của các axit baz cd trong dung dich dd qua cde nồng độ cân bằng của các cấu tử trong dung dich: sé mal proton céc axit cho luén bing sé mel proton các bazơ nhận
8au đây là một số thí dụ:
Thi dy 1: Phuong trinh bao to&n proton của nước nguyên chất, Trong các nguyên chất chỉ cổ một cân bằng trao đổi proton:
H,0 + H,0 == H,0* + OH~
8ố mol proton nước nhận là [HạO?] bằng số mol proton nước cho [OR”] vì 1 phân tử nước khi cho đi 1 proton thị biến thành ion OH™ nên phương trình bảo tein proton Va:
{H,0*] = [OH™]
Tht du 2: Xét dung dich HC] ndng độ Ở molfiit
Trong dụng dịch có 2 axit là HƠI và nước và 1 bazơ là nước "Trong dung dich dd xây ra các quá trình sau:
Trang 31CO 86 HGAHOC PHAN TICH 45
HạO + HạO == HO? + OH™ (h) 8ố moi pioton nước nhận bằng sé mol proton HƠI cho và nước cho;
[H,0*] = [OH-] + [C17]
=[OH~] +€
Thí dụ 3: Xét dụng dịch hồn hợp HCI CỊM + CH,COOH C.M
Trong dung dich có axit mạnh HƠI, nxit yếu CH;COOH và bazø yếu HạO, axit yếu
HO nên xảy ra các quả trình sau:
HCl +HạO =e: HOt + cir (a) CH,COOH + H,0 == CH,COO~ + H,Ot — (h) H,O+H,0 == Hạ0! + OH- ()
Sé mol proton nude nhan bang sé mol proton 3 axit cho nên: {H,0*] = [OH™] + [CI-] + [CH,COO-}
[OH] + Œ, + [GH,COO-]
1
tt
Thi du 4: Xét dung dich NH,
Do 1a dung dich cda 2 baze (H,O, NH,) va mét axit (H,0): NH, + H,O == NH} + OH™ @) H;O.+ HạO —> HO! +OHT” @) Số mol proton các bazơ nhận bằng sé mol proton axit cho:
[HạO'] + [NH‡] =[OH”] Thi du 5: Xét dung dich hôn hợp CH;COO~ và ÔN”
Trong dung dich cd 3 bazo va mot axit, nén xdy ra ede cin bing: CH,COO” + H,O == CH,COOH + OH™ (a) ÔN” + HO = HCN + OH (b) H,0 + H,0 == H;O! +OH— (
Tổng số mol proton mà các bazdg nhận bằng số mol pioton nước cho nền phương tiình bảo toàn proton là:
[CH,COOH) + [HCN] + [H,0*] = (OH7] Thí dụ ñø: Xét dung dich H,PO,
Dung địch gồm 2 axit: da axit (H,PO,), don axit va don bazo (H,0) nén trong dung địch có các cân bằng sau:
H,PO,+H,0 == HO +H,POT — G9 HPO; +H,O === H,O'+ HPO) HPO} +H,0 === HạO! + PO (©) HO +H,0 == H,O* + OH- (a)
Phuong tiJnh baa tain proton của dung dịch này:
Trang 3236 AXIT,VA BAZO - PHAN UNG TRAQ DOI PROTON Thi du 7: Nét dụng dịch đa bazg CƠ” (Na,CO5)
Các cân bằng trong dụng dịch này:
C0 + H;O = HC0 + OHM (a) HCO; + H,0 == H,CO, + OH" (b) H,O +H, =H, +0H7 ©
Phương trình bảo toàn proton của dung dịch: i
[E,O'] + (HG07] + [H;0O¡] = {OH-]
thi du & Xét dung dich NH ,CH,COO Tiong dung dich niy cd cdc cin bằng sau:
Nut + H,0 == H,0' + NE, (a) : CH,COO~ + H,O = CH,COOH + 0H” GÌ
H,O + H,0 == H,O* + OH” | (0)
Phương trình bảo toàn pieton của dung dich la:
tH,0* + [GH,COOH] = (OH™] + [NBs] 3.3 pH của dụng dịch hệ dơn axit - baz0 trong nước
Để tính năng dộ cân bằng của ion HạO!, để tính pH của dung dịch các hệ axit - bazơ trong nước nói chúng, ta cân biết các quá trình trao đổi proton xây ra trong dụng địch rồi dựa vào phương trình bảo toàn proton, phương trình biểu điễn các hằng số axit, hằng sổ bazø và phương trình bảo toàn khối lượng của các cấu tử trong dung dịch để thiết lập phương trình cho nồng độ cân bằng của ion H,O*
TAL pH ctu ede dung dich axit maul
Các axit mạnh thường gập đều lã đơn axit như HCl, HNO3, HBr, HI, HSCN, HƠIO, chỉ trừ axit sunfuric 14 da axit (H,S0, cd K, = + và lạ = 102)
Gia stt cd dung dịch axit mạnh HA nong dé C, Trong dung dịch này có hai quá trình:
HA + HO ——>* HOF + Av
H,0+H,0 == H,O* + OH
Để đơn giản hóa, từ day ta thay HạO? bằng Ht, nén hal quá trình trên ed thé được viết như sau:
HA 2 Ht+ Aq (a) H,O = Ht + on b) Phương trình bảo toàn proton của dung dịch là:
[EY] = [Ac] + [OH™] (@
Phương trình đó cũng chính là phương trình trung hàn điện (trong dung dịch bất tì tổng điện tích đương luôn luôn bằng tổng điện tích âm)
kyo
+
Thay [AT] = CA và {OH”] = zt vào (c), ta có:
Trang 33CÓ SỎ HÓA HỌC PHÁN TÍCH 1 #u;o
Ht} = Cy + yên" (8-8)
hoặc (Ht? - CE - huạo =0 (3-5")
Phương trình (3-8) trên là phương trình tổng quát để tính nồng độ cân bằng ion HF của dụng dịch bất Id đơn axit mạnh nào Nhưng trong thực tế cơ thé đơn giản hứa phương trình đó trong những điều kiện sau:
Nếu CA tương đổi lớn hơn 107M (thường như vậy) thì có thể bè qua {[OH~) cạnh C, trong phương trình (c) va do do:
{H*] = €, (3-6)
Tht du: Néu C, = 105 và ở nhiệt độ 26°Ú ta bỏ qua [OH~] cạnh Cụ, thì [H*] = C, 10714
= 10% Như vậy pH = 6 và [OHT] = Thế =10 và việc hỗ qua [OHT] là hợp H vì khi
bỏ qua [OH”] cạnh C, thì sai sé chỉ bằng:
10°8 x 100 10% = 1%
Néu Cy > 10° ma ding cOng thức (3-6) thì sai số còn nhỏ hơn nữa Nhưng nếu Cy xấp xÌ 107 thì phải tính [H*] bằng cách giải phương trình (3-5") vì trong trường hợp này không thể bỏ qua [OH”] cạnh Cụ, tức là phải kể đến sự phân li của nước
Thi du: Néu 6 25°C va C, = 107M thì sau khi giải phương trình
[HRP - 107 ~ 104 = 0
sẽ tính được [H*] = 1,86 107 và pH = 6,79
Nếu ở 2B° và Cụ = 0M thì sau khi giải phương trình bậc 2, ta sẽ tính được [H"] = 10691 va pH = 6,91
Nếu CA nhỏ hơn 10-8M, thì có thể bộ qua ƠA cạnh [OH”] và coi pH = 7, tức là nồng độ axis không đáng kể so với sự phan li cha nước
3.312 pH của các dung Wich bazo manh
Giả sử cơ dung dịch haze manh (thf dy KOH, NaOH) néng dộ Cụ
NaOH » Nat + OH™ (a) H,O + HạO === H,0* + OH™ (b)
Phuong tiinh bdo toan proton cla dung dich nay: (H*] + Cy = [OH™] (3-7) 40 Thay [OH] =—* vào (3-7), ta có: {H1
(HYP + CylH*] = Aygo = 0 (3-8)
Trang 3438 AXIT VA BAZO - PHAN UNG TRAO DOI PROTON
nhiều trường hợp ta không cần phải giải phương trình bậc 3 đó dé tinh pH của dung dich bazg manh Néu Cy = 105, ta có thể bỏ qua [Ht] canh C, va cd: {[OH-] = Cy — #uyo _ igo HY] = a (OHT] Cy pH = plyo + losCy (3-9) Thú dụ: - Nếu 6 26°C và Cy = LOSM thì: pH = l4 + logL03 = 14 ~ ð = 9
- Nếu giá trị Ơn xếp xÌ 107 thì giải phương trình (3-8) để tính {H*]
- Nếu Cụ = 107M thì giải phương trình: (Ht? + 107TH") - 1014 = 0 ta sẽ dược [H†!] = 6,25 108% pH = 7,21 - Nếu Cụ = 108 thÌ giải phương trinh: [H*} + 10311 - 10! = 6 ta sé duge {H*] = 9,5 10% pH = 7,02 - Nếu Cụ < 108 thì bỏ qua Cụ cạnh {H*] và ta có pH = 7 & 25°C
A pH củu cúc dung địch dan axit yêu
Giả sử có dung dịch axit yếu HA nồng độ Cụ i Trong dung dịch này có hai cân bằng sau:
HA === Ht + Av (a)
H,O == H* + OH™ ID
Dé tinh pH cia dung dich, ta cd thể đi từ phương trình bảo toàn proton: |
[Ht] = (OH™ + [A] (ce)
Phương trình bảo toàn khối lượng với TA:
[HAY] + [AT] = Ca (a) ị
và phương trình của hằng số axÍt của axit HA: : H"AT LEAs x, @ {HA} ‘ : n + _ [HA] Từ () = [EF']=#, —_ @ [AT] TE (c) » [AT] = [Ht] - [OF] (c')
Từ (4) và (e) = [HAT] = CA — [HAT] = Ơc ¬ ] + [0H] @ "Thay (©') và (g) vào (), ta được:
Cc, ~ (Bt) + [OHT
1 = #, AL fen + ee (on (3-10)
Trang 35CÓ SỐ HÓA HỌC PHAN TICH 39
Phương trình (3-10) là phương trỉnh tổng quát để tính [H*] của dung địch axit yếu bat Id nao, nhưng lại là phương trình bậc 3 theo [H*], nên không giải được một cách dé dang Trong thực tế phương trình dd có thể dược đơn giản hóa thành phương trình bậc 3 trong những trường hợp có thể bỏ qua những nồng độ nhỏ bên cạnh những nồng độ
lớn :
a) Nếu (OH~] << [H*], bức là coi nước phân l¡ không đắng kể [điêu nãy rất thường
gập vÌ ngay trong nước nguyên chết nước đã phân lì rất kém(fE'] = 107M) nên trong
dung dịch HA, sự có mật của ion (H"] của cân bằng (a) da lam cho cain bang (b) chuyển
sang phía tiải, tức là làm giảm sự phân l¡ của nước] thị phương trình (3-10) sẽ được
đơn giản hóa thành: [] = K, = ————— Te 1 7 ( 3 3-11) ) b) Nếu [Ht] << Cy, tức coi HA phan li khong đảng kế thì phương trình trên chỉ còn lại là: Gey = CA và [H*] = VN CA KC, (3-12) và pH (8-13) Thí dụ !: Tính pH của đụng dịch axit axetic CH,COOH 0,1M Axit nay cé pK, = 4,75 “rong trường hợp này ta có dù diều kiện để áp dụng công thức (3-14) 1 pH = 5 (4,75 ~ ig 0,1) = 2,87
The dy 2: Tinh pH eta dung dich mudi amoni NH} 0,1M Biết NHạ có pÑ, = 475 NHỆ là axit liên hợp của NHậ: NH} + H,O == H,O* + NH, | 14 | — Tạo ION - tap Ky, 1095 2), ba có: 0,5 x 9,26 - 0,5 ig0,1 = 5,13
Với giá trị của mm = cự 513 tạ thấy các điều kiện để áp đụng phương trình (3-12) đều được thỏa mãn
Thi dụ 3: Tỉnh nông độ|ion TỪ và pH của dung dịch axit salixilie 103M Biết axit
cd pK, = 3 }
Trang 36wi AXIT VA BAZO - PHAN UNG TRAO DOI PROTON
Sau khi giải phương trình này, ta được: {Ht} = 6,2 10; pH = 3,21
Chúng ta hãy tính biểu thức nồng độ cân bang cia HA va A™ trong dung dich axit HA nang da C,, Th sứ dụng hai phương trình: {HAj+ (AT] = Ca {a) (HAT) HAI — có thể viết (b) dưới dạng: {A"] K ae a [HA] (H*] ®) và có thể biến đổi thành: K, a (b) {A1 - K, [HAI t{A 1 [H*]} + K, : Cc, (HY) + K, ck, [E"] + Ấy : c,[H* ị [HA] -— A1, HỆ + Ñ ; (8-14) |
Theo các biểu thức (3-13) và (8-14), sự phân li của HA phụ thuộc vào cường độ của axit để, được dặc trưng bằng đại lượng X„ và nồng độ Ơạ tủa dưng dịch
Đệ điện lí z của một dung dich axit HA được định nghĩa bằng tỈ số nồng độ [ATWCA; theo (3-13) bang: Titdd suy ra: [AT] = K, =— (3-15) {H*] + K,
Như vậy, xác định được pH của một dung dich axit HA nồng độ CA sẽ tính được độ
điện li của dung dịch đó
Thí dụ: Tính độ điện Ì¡ của các dung địch axit axetie có các nồng độ tương ứng là 0,1M và 0,001M
Với dung dịch nồng độ 0,1M; áp dụng công thức (3-12) tính được [H*] = 10287 Với dụng dịch nồng độ 102M áp dụng phương trình (3-11) ta tính được [H*] = 1037! Ap dụng phương trình (3-15) ta tính được độ điện l1 ø của dung dịch nồng độ 0,1M là 0,013 hoặc 1,3%; của dung dịch 10-3M là 0,126 hoặc 12,65
3.3.4 pH của dung dịch batữ yếu
Nếu hòa tan một B5Z0 yếu B vào nước thì trong dung dịch có hai cân bằng;
B + H,0 == BHt + OH™ (a) H,0 <== HY + OH- (2)
Trang 37i
co so HOA HOC PHAN TidH
Ay
Tay theo giá trị của K, a nồng độ của dung dịch (tức là gid tri Cy) ma can bang {a) ảnh hưởng đến cân bằng (b} tới mức nàu |
Cũng như trường hợp dung địch axit yếu HA, đổi với dung d
sO bazg K,, nong do Cụ, ta tó thể thiết lập biểu thức tính nồng độ cân bằnglcủa các cấu tử từ các phương trình sau:
- Phương trÌnh bảo tồn proton: ˆ - i [OHM] = [BHY) + (4 _ - Phương trình bảo toàn khối lượng đổi với B; ° {B] + [BH*} = c, (d) - Phương trình của hằng số bazơ: [OH~]IBH*] [B) Từ các phương trình đố, Ea tút ra được: Cy, = [OHT] + [t [OH"] = (OM) + mg [OH-] ~ Ty = Ki, (e) [oH] = x, "ram OF) (3-17) T
Nếu bazơ phân lị khong dang kể, tức là ta bỏ qua được [OH~J] cạnh Cy thi phương trình trên được đơn giản hóa thành: [OH~] = tục; VÀ Suy ra: 1 1 pOH = 5 pK,~ 5 loge, , (3-18) PH = 14 - pH (ở 25°G) (3-19) TH dụ 1: TÍnh pH của dung dich NH 0,1M biết NH, co PK, = 4,6 st dụng các công thức trên, ta tính được pOH = 4,26 và pH = 9,94
Tht du 2: Tinh pH eta dung dich CN~ 0,01M, biét HCN co pX,, = 9,21 CN~ 1A baze liên hợp của HƠN:
CN7 + H,0 == HCN + OH- (a} Nên fcN = 1011!/ Nhung = 1073979
Ấp dụng phương trình (3-18), ta tinh duge pOH = 3,4 va pH = 10,6 3.4 pH của dung dịch hỗn hợp axit và bazơ liên hợp Đệm năng
Trang 38AXIT VÀ BAZO - PHAN UNG TRAQ DO! PROTON
hoac NH} + NHạ) thay đổi không dáng kể khi thêm
vào một ít axit mạnh hoậc bazd mạnh, vì nếu tân nong do ion Ht, thi Av sẽ kết hợp với H*
tạo thành HÀ, ngược lại nếu giảm nồng do Ht, thi HA sé phan li thêm để sinh
thêm H* Kết quả là sau khi cân bằng thiết lập thì nông độ của ion Ht trong dung dich sẽ thay
déi khong dang kể Vì vậy, dụng dịch hến bạn axit yếu và bazg liên hợp với
nó dược gọi là dưng địch
Chúng ta hãy thiết lập công thức tính pH của dụng địch hôn hợp
axit HA nông độ cy, va muối NaA nông đệ Cy
Tiong dung dich này có hai cân bằng: HA = H' + ” (a) HạO = Ht + OH7 (b) Để tỉnh pH chúng ta có các phương trình sau: - Phương trình hằng số nxÍt: (AAT) [HA K, {c)
- Phương trình bảo toàn khối lượng của HA va AW:
[BÀI + [AT] = ƠA + Cn @ - Phương trình trung hòa điện:
[1+ [Na*] =[OH”]+ (AT) Hoặc (ay + Cy ={OH~]+ [A7] (a) Tt (e) suy ra: [A7]= Cy + {H*] - {OH (0
pu (a) và (Ð, suy rai [HA] = Ca ~ fat + [OB] &) Thay (f) va {g) vào {c), ta suy Tả:
1=, Cy = HL + (OF) Cyt [E] - {OH™]
Biểu (hức (8-50) có thể thiết lập từ hệ thúc (6) và hai căn bằng (a) (b) với lập luận sau: Nông độ cân bằng của axit HA, [HAI bằng nồng độ ban đầu của nó trừ đi nồng độ Ht do HA phan li ra Nong độ H* đó bằng nồng độ cân bằng [H*] trừ đi nồng độ Tt do nước phân li ra, tức là trù đi [OH~]
(HA = ca — (07 ~ [OR-T = Ca ~ ET + OF]
Nồng độ căn bằng của Av, [A~] bằng nồng độ ban đầu của nd Cy cong với nồng độ Ac do HA phan li ra: (3-20) [A] = Cy - (HY) - (08)
Thay các biếu thức trên của [HA] và {A] vào biểu thức (c),
Trang 391 Ls l | ị CƠ SỐ HÓA HỌC PHÁN Ti¢ H 43 et ee oa | a Hse ZA | 3 21) (H"] = K, Gy | ( Cy ! Hoặc PH = pk, + log ~ (3 22)
Thé de 2: Tink pH cia dung dich hỗn hợp CH;COOH 0,1M + CH:COONa 0,1M Ap dung công thức trên, ta cơ: 01 PH= 4,75 +iog — = 4,75 Ol Thị dụ 2: Tỉnh pH sau khi thêm 10°? mol HCt vag 1 Ut dung dich dém trong thí dụ 1 Khi them HCI vao dung dich dém trén th} thue té Xây ra: H' + CH,coo- + CH,CooH â có thể coi: [GH;CoOm] 0/1 + 0/01 = 0/11 u {CH,COO-] = 06,1 ~ 0,01 = 0,09 0,11 Do de: [EN] = 10475 pop 0,09 0,11 Ho = 4,78 ~ log = 4,75 - 0,087 = 4,66 p › “ng ;
Như vậy, khi thêm 10°? mol vAo ] lít dung dich đệm cố thành phần như trên thì PH của nở chỉ giảm di 0,087 đơn vị pH Nhung néu them 10-2 HC! vao 1 it nude cất
thÌ pH sẽ giảm từ 7 xuống 2 tức là Š đơn vị pH ' Thi du 3: Tính pH của dung địch hỗn hop NH, 0,1M + NE, CI 0,1M PKwuit = 14 — pĂng, = 14 ~ 4,75 = 9.95 0 pH = 9,95 — loge? = 9,25 01 Dim ning
DS be thi khả năng của dung dịch đệm chống lại sự thay đối pH khi thêm axit mạnh hoặc bazg mạnh vào, người Ea ding khái niệm đện năng
Tiệm năng dược định nghĩa bằng số mọi của một bazo mạnh (hoặc một axit mạnh) cần thêm vào 1 ify dung dịch đệm để pH cta no tăng lên (hoặc giảm đi) 1 đơn vị
VÌ đệm năng thay đổi cùng với thành phần dung dich, nan cũng thay đổi củng với pH, do do dé định nghĩa được chính xác cần phải biểu thị đệm năng
đ ở dạng vi phan:
đồ da
p dpH dpH ’
trong dd db va de fan lượt lA sé mol bazg manh va axit manh cần thêm vào một lit dung địch đệm dé pH của nơ fang lin hay giảm đi một lượng bing dpH Th hãy thiết lập công thức tính đệm năng Ø của dung dich dém gồm axit yếu HA nồng dé CA và muối NaÀ nồng độ Cy
(3.23)
Trang 4044 AXIT VA BAZO - PHAN UNG
TRAO DOI PROTON
VEC, + Cy = € không thay đổi, nên khí thêm một
axit vào làm thay đổi CA và Cy thi dC, = 7 dc, Như vậy, nếu thêm áp mọi bazd
mạnh vàn 1 lít dụng dich để tang nồng độ B lên mật lượng đƠn thì nông độ của TA
sẽ giảm di mot lượng bằng -dC
bing dC, Vi vay: aoa aC,
pe eae -
dpH dpR dph
Vi pH = —log[H*], nên: _ db fe—= 23 —— = 728 ['l de dey (324)
dpH dịn[E*1 ati]
Vi Cy = {Nat], nén ta tinh duge Cy tu phương trình
trung hòa điện: [Na] + [H1 = (OH™] + {A1
CK a
Cy = [Nat] = (O87) py te [E1 + (a) Đính đạo hàm của Cy theo dCy {Ht}: Kyo CK,
mm : 4 ` ` — th
đt] [H* (tu + K¿?
Thay biểu thức trên vào phương trình (8.24): Kio „ cK,{H*}
= 2,3 (at Fo 895
8= 98 (ti + E1? qn +i) 38)
Trong trường hợp Wt va OH khong đáng kể so với C, va Cy tức là trong trường hop pH cia dung dich dém duge tính bằng công thức đơn giàn (3/21) thì đệm nang fi dude tinh bing hệ thức (3 25) duge don giản hóa: 0x," 8=%3 — Ta (396) c ("| + K,? Thay (H*] = Ky = vào (3/26), sẽ được: B cc c,¢ g= tẠ—^ S = Đã AB ap dạ + Cy ơ (3.27) § sẽ cực đại khi 0 bằng không, tức là khi Cy = Cy = 0,5C A