tài liệu hóa phân tích

HÓA PHÂN TÍCH CƠ SỞ Chương 3: PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ ACID-BAZ GV: Lại Thị Hiền Nội dung chương Cơ sở nguyên tắc pp Đường cong chuẩn độ pH-V Dung dịch đệm Chuẩn độ đa axit Pha chế thiết lập nồng độ axit-bazo 3.1 Cơ sở nguyên tắc pp  Dựa phản ứng: H+ + OH- ⇋ H2O  Trong trình chuẩn độ, pH dung dịch thay đổi theo lượng thuốc thử thêm vào  Vì axit baz hợp chất không màu nên muốn nhận biết điểm tương đương phải dùng chất thị → Chất thị axit - baz Chất thị acid - baz  Định nghĩa:  Chất thị axit – bazơ axit bazơ yếu  Dạng axit dạng bazơ có màu sắc khác  Màu sắc chất thị thay đổi theo pH  Ví dụ:  Phenolphtathalein: Dưới 8,2 Trên 10,0 Methyl đỏ (MR): Dưới 4,4 Trên 6,2 Methyl da cam (MO) Dưới 3,1 Trên 4,4 Ví dụ thị Khoảng chuyển màu chất thị HIn ⇋ H+ + In[H ][I ] K.[HIn] K  [H ]  [HIn] [I ]     pH dd định tỷ số [ HIn ] [ In  ] Vì HIn, In- có màu khác nhau, tỷ số định màu sắc dd Nhận màu HIn [HIn] = n[In-] (pH = pK – lgn) Nhận màu In- [In-] = n[HIn] (pH = pK + lgn) Khoảng chuyển màu chất thị  Khoảng pH gọi khoảng chuyển màu chất pH  pK  thị  Thông thường n = 10 nên Dung dịch có màu HIn [HIn] giảm [In-] tăng Dung dịch có màu In- Khoảng chuyển màu  Trong khoảng chuyển màu có giá trị pH CCT chuyển màu rõ Giá trị gọi số chuẩn độ chất thị Kí hiệu pT 3.2.Đường cong chuẩn độ pH-V Chuẩn độ acid mạnh- baz mạnh Chuẩn độ acid yếu- baz mạnh Chuẩn độ baz yếu- acid mạnh Đường cong chuẩn độ pH-V gì? Đường cong chuẩn độ pH-V đường cong logarit biểu diễn thay đổi pH (trục tung) dung dịch chất nghiên cứu vào lượng thuốc thử (% V hay V) thêm vào trình định phân 3.2.1.Chuẩn độ đơn acid mạnh đơn baz mạnh  Tổng quát: Chuẩn độ HA ( C0, V0) BOH (C, V) lượng baz thêm vào = lượng acid phản ứng CV F= C0 V0 (F: Là tỉ số mol) →Với giá trị V có giá trị F tương ứng • F = 0: Chưa thêm BOH • F = 1: HCl hết, điểm tương đương • F < 1: trước điểm tương đương • F > 1: sau điểm tương đương 10 3.2.2.Chuẩn độ axit yếu baz mạnh Ví dụ: Chuẩn độ dung dịch CH3COOH 0,1N dd NaOH 0,1 N  Phản ứng chuẩn độ: CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O Khi chưa thêm NaOH, dd có CH3COOH, pH dd tính theo công thức:  pH   pK a  lg Ca  Khi thêm NaOH, dd tồn chất: CH3COOH, CH3COO-, có tính chất hệ đệm, pH dd tính theo công thức:  3.2.2.Chuẩn độ axit yếu baz mạnh Ca pH  pK a  lg Cm   Tại điểm tương đương, dd CH3COO-, pH dd tính theo công thức: pH  ( pKb  lg Cb ) Sau điểm tương đương, dd CH3COO- NaOH dư, pH dd tính theo công thức: pH = 14 + lg[OH-] Nhận xét Điểm tương đương nằm môi trường kiềm (pH > 8)  Bước nhảy đường định phân ngắn nhiều so với chuẩn độ axm bzm  Nồng độ chất lớn bước nhảy dài   Chất thị thích hợp PP Chuẩn độ baz yếu axit mạnh Ví dụ: Chuẩn độ NH3 HCl  Phương trình phản ứng chuẩn độ: NH3 + HCl → NH4Cl  Khi chưa cho HCl, dung dịch có NH3, baz yếu, pH dd tính theo công thức: pH  14  pOH  14   pKb  lg Cb   Trước điểm tương đương, dd có NH3 dư, NH4+, có tính chất dd đệm, pH dd tính theo công thức: Cb pH  pK b  lg Cm Chuẩn độ baz yếu axit mạnh Tại điểm tương đương, dd có NH4+, pH dd tính theo công thức: pH   pK a  lg Ca    Sau điểm tương đương, dd có NH4+, HCl dư, pH dd: pH = -lg [H+] Nhận xét Điểm tương đương miền axit  Chất thị thích hợp cho phép chuẩn độ MR  3.3 Dung dịch đệm    Ví dụ cặp axit, bazơ liên hợp ? Dung dịch đệm ?  Định nghĩa: dd đệm dd có pH thay đổi thêm vào dd axit mạnh, bazơ mạnh pha loãng dd  Giải thích? Lập công thức tính pH dd đệm:  Giả sử có dd đệm HA, nồng độ Ca NaA, nồng độ Cb 3.3 Dung dịch đệm   Các cân dung dịch: HA ⇋ H+ + AH2O ⇋ H+ + OHPt số Ka: [ H  ].[ A ] Ka  [ HA ]   Pt bảo toàn khối lượng: [HA] + [A-] = Ca + Cb → [HA] = Ca + Cb – [A-] Pt bảo toàn điện tích: [Na+] + [H+] = [OH-] + [A-] → [A-] = [H+] + [Na+] - [OH-] = [H+] + Cb - [OH-] (1) (2) (3) 3.3 Dung dịch đệm Từ (1), (2) (3) có: Ca  [ H  ]  [OH  ] [H ]  Ka Cb  [ H  ]  [OH  ]   Thường [H+] [OH-] ≪ Ca Cb nên:  Ca [H ]  Ka Cb   Ca pH  pK a  log Cb Ví dụ: Tính pH dung dịch sau:     CH3COOH 0,1M CH3COONa 0,1M CH3COOH 0,3M CH3COONa 0,1M NH4Cl 0,1M NH3 0,1M NH4Cl 0,1M NH3 0,3M 3.3 Dung dịch đệm  Để thấy rõ tác dụng đệm dung dịch, xét ví dụ:  Ví dụ 1: pH dung dịch CH3COOH 0,1M CH3COONa 0,1M thay đổi thêm vào lít dung dịch này:  10-2 mol HCl 10-2 mol NaOH Nhận xét: dung dịch đệm có cân  CH3COOH + H2O ⇋ CH3COO- + H3O+ Khi thêm vào dung dịch H+ OH- ??? 3.3 Dung dịch đệm  pH dung dịch đệm: Ca pH  pK a  log Cb = 4,75 - log1 = 4,75  Khi thêm 10-2 mol HCl vào dung dịch: HCl → H+ + Cl10-2 CH3COO- + H+ Khi cân 0,1 – 10-2 10-2 10-2 CH3COOH 0,1 + 10-2 0,11 pH  pK a  log  4,66 0,09 3.3 Dung dịch đệm  Khi thêm 10-2 mol NaOH vào dung dịch: NaOH → Na+ + 10-2 CH3COOH + OH- Cân 0,1 – 10-2 10-2 OH10-2 CH3COO- + H2O 0,1 – 10-2 0,09 pH  pK a  log  4,84 0,11 Kết luận: Khi thêm vào lít dung dịch đệm 0,01 mol HCl NaOH pH dung dịch thay đổi ± 0,09 đơn vị Nếu thêm 0,01 mol HCl NaOH vào lít nước pH thay đổi ntn? 3.3 Dung dịch đệm  Ví dụ 2: pH dung dịch NH4Cl 0,1M NH3 0,1M thay đổi ntn thêm vào dung dịch 10-3 mol HCl 10-3 mol KOH  Ví dụ 3: pH dung dịch NH4Cl 0,2M NH3 0,2M thay đổi ntn thêm vào dung dịch 10-3 mol HCl 10-3 mol KOH 3.4.Chuẩn độ đa axit Ví dụ: Chuẩn độ H3PO4 dd NaOH Analytical Chemistry 38 [...]... 99,99 đến 100,01 pH của dung dịch thay đổi rất mạnh, đường định phân rất dốc, đoạn dốc đó gọi là bước nhảy của đường định phân  Với cùng một loại axit, bước nhảy phụ thuộc vào nồng độ Nồng độ axit càng lớn thì bước nhảy càng dài và ngược lại  Vẽ đường định phân để biết được sự biến thiên của pH, xác định được bước nhảy của đường định phân, với mục đích chọn chất chỉ thị cho quá trình chuẩn độ 18 Nhận... Sát điểm tương đương Sau và xa điểm tương đương 15 Đường cong chuẩn độ (đường định phân) pH Titration for acid Strong Acid bằng with Strong Base ChuẩnCurve độ đơn mạnh đơn baz mạnh 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 10 20 20 40 30 40 60 80 Volume Base 50 60 100 120 70 140 Thể tích bazơ 16 Đường cong chuẩn độ (đường định phân) 14 12 10 8 6 4 2 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Đường chuẩn độ 50ml dd HCl 0.0005M... phân, với mục đích chọn chất chỉ thị cho quá trình chuẩn độ 18 Nhận xét  Chất chỉ thị thích hợp cho quá trình chuẩn độ là chất chỉ thị có khoảng đổi màu nằm trong bước nhảy của đường định phân  Ngoài việc vẽ đường định phân để tìm chất chỉ thị chúng ta còn có thể chọn chất chỉ thị bằng cách tính sai số 19 Sai số chất chỉ thị Sai số chỉ thị do điểm cuối của qúa trình chuẩn độ không trùng với điểm tương... pKb  lg Cb ) 2 Sau điểm tương đương, dd còn CH3COO- và NaOH dư, pH của dd tính theo công thức: pH = 14 + lg[OH-] Nhận xét Điểm tương đương nằm trong môi trường kiềm (pH > 8)  Bước nhảy của đường định phân ngắn hơn nhiều so với khi chuẩn độ axm bằng bzm  Nồng độ các chất càng lớn thì bước nhảy càng dài   Chất chỉ thị thích hợp là PP Chuẩn độ baz yếu bằng axit mạnh Ví dụ: Chuẩn độ NH3 bằng HCl ... dịch đệm   Các cân bằng trong dung dịch: HA ⇋ H+ + AH2O ⇋ H+ + OHPt hằng số Ka: [ H  ].[ A ] Ka  [ HA ]   Pt bảo toàn khối lượng: [HA] + [A-] = Ca + Cb → [HA] = Ca + Cb – [A-] Pt bảo toàn điện tích: [Na+] + [H+] = [OH-] + [A-] → [A-] = [H+] + [Na+] - [OH-] = [H+] + Cb - [OH-] (1) (2) (3) 3.3 Dung dịch đệm Từ (1), (2) và (3) có: Ca  [ H  ]  [OH  ] [H ]  Ka Cb  [ H  ]  [OH  ]   Thường