Nghiên cứu xác định hằng số phân ly axit trong một số thuốc thử hữu cơ

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC ====== ĐINH THỊ GIANG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ PHÂN LY AXIT TRONG MỘT SỐ THUỐC THỬ HỮU CƠ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa Phân tích Ngƣời hƣớng dẫn khoa học ThS NGUYỄN VĂN ANH HÀ NỘI - 2015 LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo Thạc Sĩ Nguyễn Văn Anh tận tình dìu dắt hƣớng dẫn em suốt trình thực đề tài nghiên cứu Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo môn Hóa Phân Tích nhƣ khoa Hóa –ĐHSPHN2 gia đình, bạn bè nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em để khóa luận đƣợc hoàn thành Hà Nội, Ngày tháng năm 2015 Sinh viên thực Đinh Thị Giang MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu .2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Cân hoạt độ 1.1.1 Định luật tác dụng khối lƣợng 1.1.2 Hoạt độ hệ số hoạt độ 1.2 Khái niệm axit – bazơ 1.2.1 Định nghĩa 1.2.2 Cƣờng độ axit bazơ Hằng số axit KA số bazơ KB 1.2.3 Các axit – bazơ dung môi khác nƣớc 1.3 Các phƣơng pháp xác định số phân ly axit 12 1.3.1 Phƣơng pháp trắc quang 12 1.3.2.Phƣơng pháp chuẩn độ điện 18 1.4 Xử lí số liệu thực nghiệm 23 1.5 Một số nét bromthymol xanh .24 1.6 Một vài nét phenolphtalein 25 1.7 Một số nét thuốc thử Bromcresol xanh 26 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 27 2.1 Dụng cụ - hóa chất 27 2.1.1 Các hóa chất sử dụng 27 2.1.2 Dụng cụ máy móc 27 2.2 Pha hóa chất 27 2.2.1 Dunng dịch axit oxalic 0.01M 27 2.2.2 Dung dịch NaOH 0.01M 27 2.2.3 Dung dịch KCl 1M 28 2.2.4 Dung dịch bromthymol xanh 28 2.2.5 Dung dịch phenolphtalein 28 2.2.6 Dung dịch Bromcresol xanh .29 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 3.1 Xác định nồng độ xác dung dịch NaOH dung dịch HCl phƣơng pháp chuẩn độ axit – bazơ 30 3.1.1 Xác định nồng độ xác dung dịch NaOH chuẩn dung dịch H2C2O4 0,01M .30 3.1.2 Xác định nồng độ xác dung dịch HCl chuẩn dung dịch NaOH .30 3.2 Xác định số phân ly axit Bromthymol xanh phƣơng pháp chuẩn độ điện 31 3.2.1 Xác định số phân ly axit Bromthymol xanh lực ion I= 0.1 31 3.2.2 Xác định số phân ly axit Bromthymol xanh lực ion I =0,2 34 3.2.3 Xác định số phân ly axit Bromthymol xanh lực ion I=0,4 37 3.3 Xác định số phân ly axit Bromcresol xanh phƣơng pháp chuẩn độ điện 40 3.3.1 Xác định số phân ly axit Bromcresol xanh lực ion I=0,1 40 3.3.2 Xác định số phân ly axit Bromcresol xanh lực ion I=0,2 42 3.3.3 Xác định số phân ly axit Bromcresol xanh lực ion I=0,4 44 3.4 Xác định số phân ly axit phenolphtalein phƣơng pháp chuẩn độ điện 46 3.4.1 Xác định số phân ly axit phenolphtalein lực ion I=0,1 46 3.4.2 Xác định số phân ly axit củaphenolphtalein lực ion I=0,2 49 3.4.3 Xác định số phân ly axit phenolphtalein lực ion I=0,4 51 KẾT LUẬN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Giá trị pKa axit axỉt axetic (CH3COOH) axitfomic (HCOOH) 11 Bảng 1.2: Các giá trị pKb bazơ nƣớc dung môi khác nƣớc 11 Bảng 3.1: Kết kiểm tra nồng độ NaOH H2C2O4 0,01M 30 Bàng 3.2: Kết kiểm tra nồng độ dung dịch HCl NaOH 9,1638.10-3 M31 Bảng 3.3: Kết chuẩn độ điện dung dịch bromthymol xanh NaOH I = 0.1 32 Bảng 3.4 Kết tính pKa dung dịch Bromthymol xanh lực ion I = 0,133 Bảng 3.5 Kết xử lý thống kê giá trị pKa 33 Bảng3.6: Kết chuẩn độ điện dung dịch Bromthymol xanh NaOH35 Bảng 3.7: Kết tính giá trị pKa theo phƣơng pháp điện Bromthymol xanh NaOH I= 0,2 35 Bảng 3.8: Kết xử lý thống kê giá trị pKa cua Bromthymol xanh I = 0,236 Bảng 3.9: Kết chuẩn độ NaOH 37 Bảng 3.10: Kết tính giá trị pKa theo phƣơng pháp điện I=0,4 37 Bảng 3.11:Kết xử lý thống kê giá trị pKa Bromthymol xanh I=0,4 38 Bảng 3.12: Sự phụ thuộc số cân vào lực ion 39 Bảng 3.13: Kết chuẩn độ điện dung dịch bromcresol xanh NaOH I = 0,1 40 Bảng 3.14: Kết tính giá trị pKa theo phƣơng pháp điện I=0,1 40 Bảng 3.15:Kết xử lý thống kê giá trị pKa Bromcresol xanh I=0,1 41 Bảng 3.16: Kết chuẩn độ điện dung dịch bromcresol xanh NaOH I = 0,2 42 Bảng 3.17: Kết tính giá trị pKa theo phƣơng pháp điện I=0,2 42 Bảng 3.18: Kết xử lý thống kê giá trị pKa Bromcresol xanh I=0,2 43 Bảng 3.19: Kết chuẩn độ điện dung dịch bromcresol xanh NaOH I = 0,4 44 Bảng 3.20: Kết tính giá trị pKa theo phƣơng pháp điện I=0,4 44 Bảng 3.21: Kết xử lý thống kê giá trị pKa Bromcresol xanh I=0,4 45 Bảng 3.22: Sự phụ thuộc số vào lực ion 46 Bảng 3.23: Kết chuẩn độ điện dung dịch phenolphtalein NaOH47 Bảng 3.24: Kết tính giá trị pKa theo phƣơng pháp điện I=0,1 47 Bảng 3.25: Kết xử lý thống kê giá trị pKa Phenolhtalein I=0,1 48 Bảng 3.26: Kết chuẩn độ điện dung dịch phenolphtalein NaOH I = 0,2 49 Bảng 3.27: Kết tính giá trị pKa theo phƣơng pháp điện I=0,2 49 Bảng 3.28: Kết xử lý thống kê giá trị pKa Phenolphtalein I=0,2 50 Bảng 3.29: Kết chuẩn độ điện dung dịch phenolphtalein NaOH I = 0,4 51 Bảng 3.30: Kết tính giá trị pKa theo phƣơng pháp điện I=0,4 51 Bảng 3.31: Kết xử lý thống kê giá trị pKa Phenolphtalein I=0,4 52 Bảng 3.32 Sự phụ thuộc số vào lực ion 53 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 : Xác định số phân ly axit HIn phƣơng pháp đồ thị 15 Hình 1.2: Xác định số phân ly axit phƣơng pháp Thamer - Voigt.18 Hình 1.3: Xác định số phân ly axỉt H2L theo phƣơng pháp điện Schwarzenbach 23 Hình 3.1: Sự phụ thuộc pK a vào I 39 Hình 3.2: Sự phụ thuộc pK a vào I 46 Hình 3.3 : Sự phụ thuộc pK a vào I 53 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Axit – bazơ đặc tính hầu hết chất thiên nhiên Song, việc hiểu đầy đủ chất axit – bazơ chất trình tiếp cận lâu dài Có nhiều thuyết axit – bazơ song lý thuyết Bronsted đầy đủ bao quát Theo thuyết độ mạnh yếu axit – bazơ không phụ thuộc vào chất axit – bazơ mà phụ thuộc vào chất dung môi mà axit – bazơ hòa tan Độ mạnh yếu axit (hoặc bazơ) dung môi xác định đƣợc đánh giá qua đại lƣợng lực axit (hoặc bazơ) hay gọi số phân ly axit (hoặc bazơ) Trong lĩnh vực nghiên cứu cân ion, việc xác định tham số cân nói chung số cân nhiệt động nói riêng cần thiết, có biết xác giá trị số cân đánh giá xác đƣợc giá trị pH nhƣ thành phần cân hệ nghiên cứu Mặt khác, tài liệu tra cứu chƣa có thống giá trị số cân Trong số số cân số cân axit - bazơ đại lƣợng quan trọng, hầu hết trình xảy dung dịch liên quan đến đặc tính axit - bazơ chất Có nhiều cách xác định đại lƣợng này, nhƣng phƣơng pháp đƣợc dùng nhiều phƣơng pháp chuẩn độ điện Để tập dƣợt nghiên cứu khoa học tìm hiểu sâu cách xác định số phân ly axit phƣơng pháp chuẩn độ điện em chọn đề tài “ Nghiên cứu xác định số phân ly axit số thuốc thử hữu cơ” Vì điều kiện không cho phép nên em chọn nghiên cứu xác định số phân ly axit số thuốc thử hữu phenolphtalein, bromthymol xanh, bromcresol xanh Mục đích nghiên cứu Dựa sở kiến thức phƣơng pháp chuẩn độ điện để xác định số phân ly axit số thuốc thử hữu thiên thuốc thử axit – bazơ Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu lý thuyết axit – bazơ - Nghiên cứu phƣơng pháp xác định số phân ly axit phƣơng pháp chuẩn độ điện - Xác định đƣợc số phân ly axit thuốc thử hữu phƣơng pháp chuẩn độ điện lực ion khác nhau: I=0,1; 0,2; 0,4 - Xác định số phân ly axit thuốc thử hữu Bromthymol xanh, Bromcresol xanh Phenolphtalein phƣơng pháp ngoại suy đồ thị nhiệt độ phòng thí nghiệm lực ion không Đối tƣợng nghiên cứu - Khái niệm axit – bazơ - Hằng số phân ly axit Phenolphtalein - Hằng số phân ly axit Bromthymol xanh - Hằng số hân ly axit Bromcresol xanh Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp chuẩn độ điện CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Cân hoạt độ 1.1.1 Định luật tác dụng khối lượng Hằng số cân đại lƣợng đặc trƣng cho trạng thái cân trình thuận nghịch Ở điều kiện xác định phản ứng thuận nghịch số cân K đại lƣợng không đổi Nó không phụ thuộc vào nồng độ chất phản ứng, mà thay đổi nhiệt độ, chất chất phản ứng dung môi thay đổi Hằng số cân nhiệt động biểu diễn mối liên hệ hoạt độ ion tham gia vào cân Khi sử dụng định luật tác dụng khối lƣợng, định luật bảo toàn điện tích số cân nhiệt động tính toán đƣợc cân dung dịch nhƣng để tính toán cần phải biết hệ số hoạt độ ion riêng biệt lực ion khác Tất phƣơng pháp để đánh giá chúng đƣợc xem nhƣ gần Kết đƣợc sử dụng lực ion thấp nghĩa đƣợc xem nhƣ dung dịch lý tƣởng Thực tế, hầu hết hệ hệ thực có sai lệch so với hệ lý tƣởng, biểu diễn tính chất nhiệt động hệ xác định điều kiện diễn biến trình điều kiện cân hệ ngƣời ta dùng nồng độ mà nồng độ đƣợc thay hoạt độ 1.1.2 Hoạt độ hệ số hoạt độ 1.1.2.1 Định nghĩa, ý nghĩa hoạt độ hệ số hoạt độ Hệ số hoạt độ đại lƣợng cho biết sai lệch trạng thái lý tƣởng trạng thái thực dung dịch nghiên cứu, đồng thời cho phép thực đƣợc phép tính nhiệt động cho hệ thực giữ nguyên phƣơng trình nhiệt động dùng cho hệ lí tƣởng Hoạt độ thƣờng đƣợc kí hiệu a đƣợc đo đơn vị dùng để đo nồng độ Hoạt độ liên hệ với nồng độ C hệ thức: a=f.C, f hệ số hoạt độ, xác định mức độ ảnh hƣởng tƣơng tác ion với Trong dung dịch loãng chất điện ly yếu, tƣơng tác không đáng kể, hệ số hoạt độ f= hoạt độ Bảng 3.15:Kết xử lý thống kê giá trị pKa Bromcresol xanh I=0,1 STT pKa Yi Yi 4,1369 -0,3013 0,0908 4,2583 -0.1799 0,0324 4,3672 -0,071 4,4370 -1,2.10-3 1,44.10-6 4,4382 0 4,5017 0,0635 4,5438 0,1056 0,0112 4,4282 -0,01 10-4 4,2743 -0,1639 0,0269 10 3,7836 -0,6546 0,4285  y = -1,2128 i pK a  4, 4382  X S 2 i   Yi  X  i n 1 y i n  4, 4382  ( Yi )2 n X  k i  1, 2128  4,3169 10  0,5990  1, 4709  0, 4519 10 0, 4519  0, 0502 S2 0, 0502 SX    0, 0709 n 10 Với k=9, α= 0,95 tα= 2,26   2, 26.0,0709  0,1602 pKa  pKa    pKa  4,3619  0,1602 Vậy I=0,1  pKa  4,3619  0,1602 41 5,041.10-3 4,0323.10-3 y i =0,5990 3.3.2 Xác định số phân ly axit Bromcresol xanh lực ion I=0,2 Kết chuẩn độ NaOH đƣợc biểu diễn bảng Bảng 3.16: Kết chuẩn độ điện dung dịch bromcresol xanh NaOH I = 0,2 VNaOH(ml) pH VNaOH(ml) pH 3,71 0,7 4,66 0,1 3,85 4,71 0,2 3,99 1,2 4,82 0,3 4,09 1,5 5,01 0,4 4,21 1,6 5,13 0,5 4,34 1,7 5,21 0,6 4,51 5,34 Bảng 3.17: Kết tính giá trị pKa theo phương pháp điện I=0,2 VNaOH pH CHIn [10-4] [Na+].10-4 [H+].10-4 [OH-].10-10 Ka.10-5 pKa 0,1 3,85 5,9761 0,3651 1,4125 0,7079 5,9804 4,2233 0,2 3,99 5,9524 0,7272 1,0233 0,9772 4,2630 4,3703 0,3 4,09 5,9289 1,0866 0,8128 1,2303 3,8313 4,4167 0,4 4,21 5,9055 1,4431 0,6160 1,6218 3,2976 4,4818 0,5 4,34 5,8824 1,7968 0,4571 2,1878 2,8393 4,5468 0,6 4,51 5,8594 2,1478 0,3090 3,2359 2,2311 4,6515 0,7 4,66 5,8366 2,4960 0,2188 4,5709 1,9027 4,7206 4,71 5,7692 3,5245 0,1950 5,1286 3,5380 4,4512 1,2 4,82 5,7252 4,1972 0,1514 6,6069 4,7826 4,3204 1,5 5,01 5,6604 5,1871 0,0977 10,2329 13,7463 3,8619 42 Bảng 3.18: Kết xử lý thống kê giá trị pKa Bromcresol xanh I=0,2 pKa Yi Yi 4,2233 -0,3235 0,1047 4,3703 -0,1765 0,0312 4,4167 -0,1301 0,0169 4,4818 -0,065 4,225.10-3 4,5468 0 4,6515 0,1047 0,0110 4,7206 0,1738 0,0302 4,4512 -0,0956 9,1394.10-3 4,3204 -0,2264 0,0513 10 3,8619 -0,6849 0,4691  y =-1,4235 y STT i pK a  4,5468  X S 2 i y   Yi  X  i n 1 i n  4,5468  ( Yi )2  0, 7278  n X  k i  1, 4235  4, 4045 10 2, 0264  0,5252 10 0,5252  0, 0584 S2 0, 0584 SX    0, 0764 n 10 Với k=9, α= 0,95 tα= 2,26   2, 26.0,0764  0,1727 pKa  pKa    pKa  4, 4045  0,1727 Vậy I=0,2  pKa  4, 4045  0,1727 43 i =0,7278 3.3.3 Xác định số phân ly axit Bromcresol xanh lực ion I=0,4 Kết chuẩn độ NaOH đƣợc biểu diễn bảng Bảng 3.19: Kết chuẩn độ điện dung dịch bromcresol xanh NaOH I = 0,4 VNaOH(ml) pH VNaOH(ml) pH 3,76 0,7 4,78 0,1 3,88 1,0 4,91 0,2 4,09 1,2 5,09 0,3 4,21 1,5 5,16 0,4 4,43 1,6 5,24 0,5 4,56 1,7 5,32 0,6 4,69 5,49 Bảng 3.20: Kết tính giá trị pKa theo phương pháp điện I=0,4 VNaOH pH CHIn [10-4] [Na+].10-4 [H+].10-4 [OH-].10-10 Ka.10-5 pKa 0,1 3,88 5,9761 0,3651 1,3183 0,7586 5,1697 4,2866 0,2 4,09 5,9524 0,7272 0,8128 1,2303 2,8368 4,5472 0,3 4,21 5,9289 1,0866 0,6166 1,6218 2,4852 4,6047 0,4 4,43 5,9055 1,4431 0,3715 2,6915 1,6479 4,7831 0,5 4,56 5,8824 1,7968 0,2754 3,6308 1,4978 4,8246 0,6 4,69 5,8594 2,1478 0,2042 4,8978 1,3693 4,8635 0,7 4,78 5,8366 2,4960 0,1659 6,0256 1,3910 4,8567 1,0 4,91 5,7692 3,5245 0,123 8,1283 2,1145 4,6748 1,2 5,09 5,7252 4,1972 0,0813 12,3027 2,4044 4,6190 1,5 5,16 5,6604 5,1871 0,0692 1,4454 9,0011 4,0458 44 Bảng 3.21: Kết xử lý thống kê giá trị pKa Bromcresol xanh I=0,4 STT pKa Yi Yi 4,2866 -0,538 0,2894 4,5472 -0,2774 0,0770 4,6047 -0,2199 0,0484 4,7831 -0,0415 4,8246 4,8635 0,0389 1,5132.10-3 4,8567 0,0321 1,0304.10-3 4,6748 -0,1498 0,0224 4,6190 -0,2056 0,0423 10 4,0458 -0,7788 0,6065  y =-2,14 i pK a  4,8246  y  X i  Yi  S2  SX  X i n 1  i n  4,8246  ( Yi )2 n X k i  2,14  4, 6106 10  1, 0903  4,5796  0, 6323 10 0, 6323  0, 0703 S2 0, 0703   0, 0838 n 10 Với k=9, α= 0,95 tα= 2,26   2, 26.0,0838  0,1894 pKa  pKa    pKa  4, 6106  0,1894 Vậy I=0,4  pKa  4,6106  0,1894 45 1,7223.10-3 y i =1,0903 Bảng 3.22: Sự phụ thuộc số vào lực ion STT I 0,1 0,32 4,3169 0,2 0,44 4,4045 0,4 0,63 4,6106 pK a I pK a 4.6 4.5 4.4 4.3 4.2 4.1 3.9 3.8 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Hình 3.2: Sự phụ thuộc pK a vào Từ hình vẽ ta xác định đƣợc 0.7 I I pK a lực ion I=0 pK a =3,99 3.4 Xác định số phân ly axit phenolphtalein phƣơng pháp chuẩn độ điện 3.4.1 Xác định số phân ly axit phenolphtalein lực ion I=0,1 Kết chuẩn độ NaOH đƣợc biểu diễn bảng: 46 Bảng 3.23: Kết chuẩn độ điện dung dịch phenolphtalein NaOH VNaOH(ml) pH VNaOH(ml) pH 7,16 0,8 9,25 0,1 8,21 0,9 9,38 0,2 8,29 1,0 9,48 0,3 8,43 1,1 9,56 0,4 8,59 1,2 9,69 0,5 8,67 1,3 9,85 0,6 8,89 1,4 9,97 0,7 9,06 1,5 10,08 Bảng 3.24: Kết tính giá trị pKa theo phương pháp điện I=0,1 [Na+].10-4 [H+].10-9 [OH-].10-6 Ka.10-9 pKa 8,21 5,9761 0,3651 6,1660 1,6218 0,3824 9,4175 0,2 8,29 5,9524 0,7272 5,1286 1,9498 0,6921 9,1598 0,3 8,43 5,9289 1,0866 3,7154 2,6915 0,8086 9,0923 0,4 8,59 5,9055 1,4431 2,5704 3,8905 0,8016 9,0959 0,5 8,67 5,8824 1,7968 2,1380 4,6774 0,9054 9,0431 0,6 8,89 5,8594 2,1478 1,2882 7,7625 0,7038 9,1526 0,7 9,06 5,8366 2,4960 0,8710 11,4815 0,6002 9,2217 0,8 9,19 5,8140 2,8415 0,6457 15,4882 0,5547 9,2559 0,9 9,25 5,7915 3,1843 0,5623 17,7828 0,6070 9,2168 1,0 9,38 5,7692 3,5245 0,4169 23,9883 0,5511 9,2587 VNaOH pH 0,1 CHIn [10-4] 47 Bảng 3.25: Kết xử lý thống kê giá trị pKa Phenolhtalein I=0,1 pKa Yi Yi 9,4175 0,2649 0,0702 9,1598 7,2.10-3 5,184.10-5 9,0923 -0,0603 3,636.10-3 9,0959 -0,0567 3,215.10-3 9,0431 -0,1095 0,0120 9,1526 0 9,2217 0,0691 4,775.10-3 9,2559 0,1033 0,0107 9,2168 0,0642 4,212.10-3 10 9,2587 0,1061 0,0113  Y =0,3883 Y STT i pK a  9,1526  X S 2 i y   Yi  X  i n 1 i n  9,1526  ( Yi )2 n X  k i  0,3883  9,1914 10  0,1201  0,1508  0,1050 10 0,1050  0, 0117 S2 0, 0117 SX    0, 0342 n 10 Với k=9, α= 0,95 tα= 2,26   2, 26.0,0342  0,0773 pKa  pKa    pKa  9,1914  0,0773 Vậy I=0,1  pKa  9,1914  0,0773 48 i =0,1201 3.4.2 Xác định số phân ly axit củaphenolphtalein lực ion I=0,2 Kết chuẩn độ NaOH đƣợc biểu diễn bảng: Bảng 3.26: Kết chuẩn độ điện dung dịch phenolphtalein NaOH I = 0,2 VNaOH(ml) pH VNaOH(ml) pH 7,21 0,7 9,28 0,1 8,23 0,8 9,35 0,2 8,29 0,9 9,48 0,3 8,56 9,61 0,4 8,71 1,2 9,76 0,5 8,95 1,3 9,84 0,6 9,13 1,5 10,01 Bảng 3.27: Kết tính giá trị pKa theo phương pháp điện I=0,2 VNaOH pH CHIn [10-4] [Na+].10-4 [H+].10-9 [OH-].10-6 Ka.10-10 pKa 0,1 8,23 5,9761 0,3651 5,8884 1,6982 3,6429 9,4386 0,2 8,29 5,9524 0,7272 5,1286 1,9498 6,9209 9,1598 0,3 8,56 5,9289 1,0866 2,7542 3,6307 5,9296 9,2270 0,4 8,71 5,9055 1,4431 1,9498 5,1286 6,0124 9,2210 0,5 8,95 5,8824 1,7968 1,1220 8,9125 4,5896 9,3382 0,6 9,13 5,8594 2,1478 0,7413 13,4896 3,8793 9,4112 0,7 9,28 5,8366 2,4960 0,5248 19,0546 3,4264 9,4652 0,8 9,35 5,8140 2,8415 0,4467 22,3872 3,6582 9,4367 0,9 9,48 5,7915 3,1843 0,3311 30,1995 3,0893 9,5101 9,61 5,7692 3,5245 0,2455 40,7380 2,8855 9,5398 49 Bảng 3.28: Kết xử lý thống kê giá trị pKa Phenolphtalein I=0,2 STT pKa Yi Yi 9,4386 0,0274 7,508.10-4 9,1598 -0,2514 0,0632 9,2270 -0,1842 0,0339 9,2210 -0,1902 0,0362 9,3382 -0,073 5,329.10-3 9,4112 0 9,4652 0,054 2,916.10-3 9,4367 0,0255 6,503.10-4 9,5101 0,0989 9,781.10-3 10 9,5398 0,1286 0,0165 -0,3644 0,1692 pK a  9, 4112   X i  Yi  S 2 X  SX  i n 1 y i n  9, 4112  ( Yi )2 n X  k i  0,3644  9,3748 10  0,1692  0,1328  0,1559 10 0,1559  0, 0173 S2 0, 0173   0, 0416 n 10 Với k=9, α= 0,95 tα= 2,26   2, 26.0,0416  0,0940 pKa  pKa    pKa  9,3748  0,0940 Vậy I=0,2  pKa  9,3748  0,0940 50 3.4.3 Xác định số phân ly axit phenolphtalein lực ion I=0,4 Kết chuẩn độ NaOH đƣợc biểu diễn bảng Bảng 3.29: Kết chuẩn độ điện dung dịch phenolphtalein NaOH I = 0,4 VNaOH(ml) pH VNaOH(ml) pH 7,28 0,7 9,43 0,1 8,26 0,8 9,67 0,2 8,37 0,9 9,76 0,3 8,59 1,0 9,97 0,4 8,81 1,2 10,12 0,5 9,06 1,4 10,23 0,6 9,21 1,5 10,35 Bảng 3.30: Kết tính giá trị pKa theo phương pháp điện I=0,4 [Na+].10-4 [H+].10-9 [OH-].10-6 Ka.10-10 pKa 8,26 5,9761 0,3651 5,4954 1,8197 3,3871 9,4702 0,2 8,37 5,9524 0,7272 4,2658 2,3442 5,7201 9,2426 0,3 8,59 5,9289 1,0866 2,5704 3,8905 5,5172 9,2583 0,4 8,81 5,9055 1,4431 1,5488 6,4565 4,7164 9,3264 0,5 9,06 5,8824 1,7968 0,8710 11,4815 3,4878 9,4574 0,6 9,21 5,8594 2,1478 0,6166 16,2181 3,1606 9,5002 0,7 9,43 5,8366 2,4960 0,3715 26,9153 2,2918 9,6398 0,8 9,67 5,8140 2,8415 0,2138 46,7735 1,4752 9,8311 0,9 9,76 5,7915 3,1843 0,1738 57,5440 1,4247 9,8463 1,0 9,97 5,7692 3,5245 0,1072 93,3254 0,8741 10,0584 VNaOH pH 0,1 CHIn [10-4] 51 Bảng 3.31: Kết xử lý thống kê giá trị pKa Phenolphtalein I=0,4 pKa Yi Yi2 9,4702 -0,03 9.10-4 9,2426 -0,2576 0,0664 9,2583 -0,2419 0,0585 9,3264 -0,1738 0,0302 9,4574 -0,0428 1,832.10-3 9,5002 0 9,6398 0,1396 0,0195 9,8311 0,3309 0,1095 9,8463 0,3461 0,1198 10 10,0584 0,5582 0,3116 STT  Y =0,6286 i pK a  9,5002  X S 2 i y   Yi  X  i n 1 i n  9,5002  ( Yi )2 n X  k i  0, 6286  9,5631 10  0, 7182  0,3951  0, 6787 10 0, 6787  0, 0754 S2 0, 0754 SX    0, 0868 n 10 Với k=9, α= 0,95 tα= 2,26   2, 26.0,0868  0,1962 pKa  pKa    pKa  9,5631  0,1962 Vậy I=0,4  pKa  9,5631  0,1962 52 Y i =0,7182 Bảng 3.32 Sự phụ thuộc số vào lực ion STT I 0,1 0,32 9,1914 0,2 0,44 9,3748 0,4 0,63 9,5631 pK a I pK a 9.9 9.7 9.5 9.3 9.1 8.9 8.7 8.5 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Hình 3.3 : Sự phụ thuộc pK a vào Từ hình vẽ ta xác định đƣợc pK a lực ion I=0 pK a =8,85 53 0.6 I 0.7 I KẾT LUẬN Sau trình thực đề tài sơ kết luận đƣợc vấn đề nhƣ sau: - Nghiên cứu sâu lý thuyết đại axit – bazơ - Đề tài xác định đƣợc sở lý luận việc sử dụng phƣơng pháp chuẩn độ điện việc xác định số phân ly axit - Đã xác định đƣợc số phân ly axit bromthymol xanh, phenolphtalein bromcresol xanh phƣơng pháp chuẩn độ điện lực ion khác nhau: 0,1; 0,2; 0,4 - Đã xác định đƣợc số phân ly axit bromythymol xanh phƣơng pháp ngoại suy đồ thị lực ion I=0 là: pK a =6,32 - Đã xác định đƣợc số phân ly axit phenolphtalein phƣơng pháp ngoại suy đồ thị lực ion I=0 là: pK a =8,85 - Đã xác định đƣợc số phân ly axit Bromcresol xanh phƣơng pháp ngoại suy đồ thị lực ion I=0 là: pK a =3,99 Do thời gian có hạn điều kiện làm thí nghiệm chƣa thật đầy đủ nên đề tài đánh giá số phân ly axit lực ion 0,1; 0,2; 0,4 môi trƣờng muối KCl 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Trọng Biểu – Từ Văn Mặc, Thuốc thử hữu (1978), NXB KH & KT Hà Nội Hoàng Minh Châu, Từ Văn Mặc, Từ Vọng Nghi, Cơ sở hóa học Phân tích (2002), Nxb KH&KT Hà Nội Nguyễn Tinh Dung, Hóa học phân tích (1918), NXB Giáo dục Nguyễn Tinh Dung – Hồ Viết Qúy, Các phƣơng pháp lý hóa (1991), NXB ĐHSP Hà Nội Doeffel.K, Thống kê hóa học phân tích (1983), NXB ĐH & THCN H.A.Latinen, Phân tích hóa học tập 1(1975), NXB KH&KT Lâm Ngọc Thụ (1972), Thuốc thử hữu cơ, NXB ĐHTN Hà Nội Nguyễn Thị Hải, Luận án tốt nghiệp (2007), ĐHSP Hà Nội Phạm Thị Thoan, Luận văn Thạc Sĩ khoa học hóa học (2009), ĐHSP- Đại học Thái Nguyên 55 [...]... dụng chỉ cho phép tính đƣợc hằng số phân ly biểu kiến của thuốc thử hữu cơ Vì hằng số phân ly phụ thuộc vào lực ion của dung dịch, chỉ khi pha loãng vô hạn nó mới trở thành hằng số phân ly thực Để xác định giá trị thực của hằng số phân ly, hoặc là phải xác định hệ số hoạt độ của những hợp phần trong cân bằng proton hoặc là sau khi thu đƣợc một dãy các giá trị hằng số phân ly biểu kiến ở những lực ion... phƣơng pháp xác định hằng số phân ly axit của thuốc thử hữu cơ đều dựa trên cơ sở giải đồng thời những phƣơng trình tuân theo định luật hấp thụ ánh sáng và định luật tác dụng khối lƣợng Nếu thuốc thử hữu cơ là đơn axit phân ly theo phƣơng trình: HIn H + + K - In [H  ].[In  ] [HIn] (1.5) Mặt khác, áp dụng định luật hấp thụ ánh sáng cho dung dịch thuốc thử hữu cơ một phần ở dạng phân ly và một phần ở... vậy việc xác định hằng số axit và bazơ của các chất trong các dung môi cụ thể là điều cần thiết Nó cho phép ta giải thích đƣợc nhiều hiện tƣợng xảy ra trong dung dịch 1.3 Các phƣơng pháp xác định hằng số phân ly axit Có rất nhiều phƣơng pháp xác định hằng số phân ly axit của các axit hữu cơ ở đây tôi chỉ đƣa ra các phƣơng pháp thông dụng nhất Các phƣơng pháp đều xuất phát từ việc đánh giá hằng số cân... chuẩn độ điện thế Khi thuốc thử hữu cơ là đơn axit hoặc đa axit không màu hoặc có màu thì ngƣời ta sử dụng rộng rãi phƣơng pháp chuẩn độ điện thế để xác định hằng số phân ly axit Để xác định các hằng số phân ly axit của thuốc thử hữu cơ, ngƣời ta chuẩn độ dung dịch pha loãng của nó bằng dung dịch kiềm Rồi từ các dữ kiện thu đƣợc xây dựng đƣờng cong biểu diễn sự phụ thuộc của pH (chỉ số điện thế) vào thể... pK1 Muốn có độ chính xác là 100% thì chỉ số hằng số phân ly (pK) cần phải cách nhau 2,5 đơn vị Vì vậy vấn đề đặt ra ở đây là phải tìm phƣơng pháp có độ chính xác khá cao để xác định những hằng số phân ly của những thuốc thử có hằng số phân ly tƣơng đối gần nhau Thamer và Voigt đã đề nghị cách xác định nhƣ sau: Phải điều chế một dãy dung dịch có nồng độ thuốc thử không đổi ở những pH khác nhau Đo mật... đánh giá hằng số cân bằng nhiệt động Một số phƣơng pháp khác (phƣơng pháp Cama) đánh giá tập hợp các hằng số cân bằng, điều kiện của các đơn axit, đơn bazơ rồi tính riêng lẻ các tham số cân bằng 1.3.1 Phương pháp trắc quang Điều kiện chung để xác định hằng số phân ly axit của thuốc thử hữu cơ bằng phƣơng pháp trắc quang là màu của dạng axit và màu của dạng bazơ phải khác nhau, tức là: 12  max axit ... ta xác định đƣợc Ka và từ đó ta có thể tính đƣợc εHIn và εIn- từ các phƣơng trình trên 1.3.1.4 Phương pháp Thamer - Voigt Các phƣơng pháp trên đƣợc áp dụng tính hằng số phân ly của các thuốc thử là đơn axit Đối với thuốc thử là các đa axit có hằng số phân ly khác nhau tƣơng đối nhiều K1/K2 > 103 104 thì cũng có thể áp dụng các phƣơng pháp trên ở những khoảng pH tƣơng ứng để xác định từng hằng số phân. .. Đối với bazơ trong dung môi S: B + S BH + + (B H  )(SH  ) (B) Đối với một cặp axit - bazơ liên hợp trong dung môi tự proton phân tích số của hằng số axit và hằng số bazơ bằng tích số ion của dung môi Ka.Kb = Ks H a y: pKa + pKb = pKs Trong đó: Ks là tích số ion của dung môi Cũng nhƣ trong nƣớc, trong các dung môi khác nƣớc, một axit hoặc một bazơ càng mạnh có Ka hoặc Kb càng lớn Dung môi axit là những... phần ở dạng phân ly và một phần ở dạng không phân ly, ta có: A = AHIn + AIn- = εHIn 1 [HIn] + εIn.1 [In- ] A = εHIn l ( C - x ) + εIn- l.x Trong đó: C là nồng độ chung của thuốc thử εHIn và εIn- : hệ số hấp thụ phân tử dạng axit và dạng bazơ của thuốc thử hữu cơ x và (C-x) : phần nồng độ phân tử của thuốc thử tƣơng ứng với hai dạng phân ly và không phân ly A: giá trị mật độ quang của dung dịch 1: bề... tung =-K1( Hình 1.3) Để vẽ đƣờng thẳng ta tính một số cặp giá trị x, y từ các giá trị thực nghiêm theo công thức (**a) và (**b) 22 Hình 1.3: Xác định hằng số phân ly axỉt của H2L theo phương pháp điện thế Schwarzenbach Một cách tổng quát có thể áp dụng phƣơng pháp nêu trên để xác định các hằng số phân ly axit Km và Km+1 của thuốc thử HnL tƣơng ứng với một vùng đệm trên đƣờng cong chuẩn độ Xuất phát ... điện em chọn đề tài “ Nghiên cứu xác định số phân ly axit số thuốc thử hữu cơ Vì điều kiện không cho phép nên em chọn nghiên cứu xác định số phân ly axit số thuốc thử hữu phenolphtalein, bromthymol... pháp xác định số phân ly axit phƣơng pháp chuẩn độ điện - Xác định đƣợc số phân ly axit thuốc thử hữu phƣơng pháp chuẩn độ điện lực ion khác nhau: I=0,1; 0,2; 0,4 - Xác định số phân ly axit thuốc. .. độ điện Khi thuốc thử hữu đơn axit đa axit không màu có màu ngƣời ta sử dụng rộng rãi phƣơng pháp chuẩn độ điện để xác định số phân ly axit Để xác định số phân ly axit thuốc thử hữu cơ, ngƣời ta