Giáo trình Hoá phân tích

Phân tích đ nh tính... Theo t huy tăprotonăcònăg iălƠăthuy tăBronsted Acid là ch t có kh n ng nh ng proton proton là các ion hydro không b hydrat hoá, baz là ch t có kh n ng nh n proton

GI IăTHI UăV ăMÔN H C

V ătrí,ăỦăngh a,ăvaiătròămônăh c

Môn h c Hoá h c phân tích là m t trong nh ng ki n

th c c b n ban đ u trong các môn h c liên quan đ n

vi c phân tích các s n ph m d u khí

Môn h c này s cung c p cho các h c viên các ki n

th c c b n c a Ngành phân tích hóa h c, t đó h c viên

s t hình thành các k n ng s d ng các d ng c trong phòng thí nghi m phân tích đ có th phân tích đ c các

ch tiêu trong s n ph m c a d u khí ph n c s , c ng

nh v n d ng sáng t o các ki n th c đ c h c đ hi u

và tìm tòi kh c ph c trong các thí nghi m t ng t c a

th c t

Ngoài ra, môn h c c ng rèn luy n cho h c viên

nh ng ý th c và thói quen qua các bài th c hành, luy n

t p trong t ng giai đ an

M cătiêuăc aămônăh c

H c xong môn h c này, h c viên c n ph i:

1 N m v ng các khái ni m c b n v hóa phân tích

2 Phân tích đ nh tính

3 Phân tích đ nh l ng

4 Hi u bi t các đ nh lu t hóa h c

5 Th c hi n phân tích các lo i ch t khác nhau

M cătiêuăth căhi năc aămônăh c

Khi hoàn thành môn h c này, h c viên có kh n ng:

1 Mô t các khái ni m c b n v phân tích đ nh

Bài 2: Phân tích đ nh tính Cation nhóm 1

Bài 3: Phân tích đ nh tính Cation nhóm 2

Bài 4: Phân tích đ nh tính Cation nhóm 3

Bài 5: Phân tích kh i l ng (phân tích đ nh l ng

kh i l ng)

Bài 6: Phân tích th tích

Bài 7: Phân tích đ nh l ng acid – baz

Bài 8: Phân tích đ nh l ng oxy hoá kh

Bài 9: Phân tích đ nh l ng t o ph c

Bài 10: Phân tích đ nh l ng t o t a

+ Phân tích đ nh l ng theo ph ng pháp

kh i l ng + Phân tích đ nh l ng theo các ph ng pháp th tích

+ Các ph ng pháp tính sai s c a phép chu n đ

- T nghiên c u tài li u liên quan đ n Phân tích

c s

- Theo dõi vi c h ng d n gi i các bài t p

- Làm các bài t p v các cân b ng trong các h dung d ch, các bài t p v xác đ nh hàm l ng các m u ch t

- Tính toán các bài toán sai s trong các báo cáo

YểUăC UăV ă ÁNHăGIÁăHOẨNăTHẨNHăMÔN H C

V ăki năth c

- V n d ng đ c các ki n th c đã đ c h c đ xác đ nh đ c các ph ng pháp phân tích cho phù h p v i m t s m u th c

- Xây d ng đ c đ ng đ nh phân và đ th c a chúng

- Xác đ nh đ c các ch th t ng ng cho phép chu n đ

- V n d ng đ c các lý thuy t v cân b ng trong dung d ch đ xác đ nh đ c các y u t nh

h ng đ n dung d ch

- V n d ng t t các công th c phân tích đ tính toán đ c hàm l ng các ch t phân tích

V ăk ăn ng

- Thành th o các thao tác s d ng các thi t b ,

d ng c phân tích trong phòng thí nghi m

- Tính toán đ c sai s trong quá trình phân tích

- Tính toán thu n th c các bài toán v xác đ nh hàm l ng các dung d ch phân tích

- H th ng hoá đ c các cách đ nh tính các ion trong dung d ch

- Th c hi n t t các bài thí nghi m c a môn h c

BÀI 1 CÁCăKHÁIăNI MăC ăB N

H c xong bài này h c viên s có kh n ng:

1 Mô t s đi n ly trong dung d ch

2 Mô t tích s ion c a n c - pH c a dung d ch

3 Mô t pH trong các h acid - baz

4 N m v ng các khái ni m v đ hoà tan, tích s tan

3 pH trong các h acid - baz

Khái ni m v đ hoà tan, tích s tan

5 Khái ni m c b n v ph c ch t

6 Ph n ng th y phân

1.ă1.ăS ăđi nălyătrongădungăd ch

1.1.1.ăKháiăni măđi năly

Dung d ch là m t h đ ng th g m 2 hay nhi u ch t

mà thành ph n c a nó có th thay đ i trong gi i h n r ng

G m 3 lo i dung d ch: dung d ch khí, dung d ch l ng, dung

t hay nguyên t , r i khuy ch tán vào trong dung môi (đây là quá trình v t lý, thu nhi t) + quá trình sonvat hoá

t ng tác hình thành gi a các ph n t đã chuy n pha v i các ph n t dung môi (đây là quá trình hoá h c, phát nhi t )

" S đi n ly là quá trình phân ly các ch t tan thành

nh ng ion mang đi n tích trái d u, các ch t trong tr ng thái nóng ch y hay trong dung d ch, có kh n ng phân ly thành nh ng ion mang đi n tích trái d u, làm cho h có

kh n ng d n đ c đi n, g i là ch t đi n ly "

D í tác d ng c a dòng đi n, các ion d ng s di chuy n v phía đi n c c âm (catod) nên g i là cation, còn các ion âm s di chuy n v đi n c c d ng (anod) nên

g i là anion Các ion đó có tính ch t khác hoàn toàn so

v i các nguyên t cùng lo i nguyên t (ch ng h n, ion H+

có tính chua, gây chua, làm qu tím hóa đ , nh ng nguyên t H thì không có tính ch t này)

Phân lo i: ch t đi n ly g m hai lo i:

- Ch t đi n ly m nh: là ch t đi n ly có kh n ng phân ly hoàn toàn, đ c bi u th b ng d u ( )

- Ch t đi n ly y u: là ch t đi n ly không có kh

n ng phân ly hoàn toàn, đ c bi u th b ng d u ( )

Ví d : dung d ch HCl, NaCl là nh ng dung d ch

ch t đi n ly m nh đ c bi u th trong dung d ch n c là: HCl H+ + Cl-

NaCl Na+ + Cl-

Còn nh ng dung d ch FeCl2 , Cu(OH)2 là nh ng dung d ch ch t đi n ly y u đ n r t y u, đ c bi u th trong dung d ch n c là:

FeCl2 Fe2+ + Cl-

Cu(OH)2 Cu2+ + 2 OH- v.v

M t đi u c n l u ý là: nh ng ion đ c minh h a

b ng các ph ng trình đi n ly trong các quá trình đi n ly,

là nh ng ion sonvat ch không ph i là nh ng ion t do (cách vi t trình bày trên là cách bi u th s sonvat hoá

đƣ đ c vi t gi n l c r i)

1.1.2 H ngăs ăphơnălyădungăd ch

1.1.2.1 ăKháiăni m

Trong dung d ch đi n ly luôn có m t cân b ng đ ng

đ c xác l p cho quá trình đ ên ly ch t tan, ch ng h n cho ch t tan AmBn tan trong n c, thì quá trình hoà tan luôn bao g m hai quá trình phân ly ch t tan AmBn thành các ion sonvat và quá trình k t h p các ion này thành phân t AmBn Sau m t th i gian, các v n t c c a 2 quá trình này b ng nhau thì dung d ch s đ t t i quá trình cân

b ng

AmBn m A+n + n B-m Khi đó h ng s cân b ng KCB =

][

].[

][

n m

n m m n

BA

B

đ c g i là h ng s đi n ly hay h ng s phân ly AmBn

ây là m t đ i l ng đ c tr ng cho ch t đi n ly hoà tan trong m t dung môi nh t đ nh

Ví d : đ i v i acid phân ly m t n c nh CH3COOH là:

CH3COOH CH3COO- + H+ Thì h ng s phân ly (hay còn g i là h ng s acid):

KCB =

][

]].[

[

3

3

COOHCH

OOCHH

]].[

[

3 2

3

COH

HCOH

= 0 - 6,35 HCO3- H+ + CO32-

KCB =

][

]].[

= 10 - 10,33 Khái ni m v đ m nh c a m t acid hay m t baz

c ng có th đ c xác đ nh d a trên h ng s phân ly c a

ch t đó: KCB c a ph ng trình đi n ly acid càng l n thì tính acid càng m nh (hay ng c l i đ i v i baz) Lúc đó,

KCB còn đ c g i là h ng s acid Ka (hay đ i v i baz là

h ng s baz Kb)

H ng s đi n ly c a m t ch t đi n ly r t ph thu c vào b n ch t c a dung môi hoà tan nó Vi c thêm m t dung môi khác có đ th m đi n môi nh h n n c (ch ng

h n Dioxan có = 2,2 so v i n c là 80,4) vào dung

d ch ch t đi n ly s làm gi m h ng s K này (khi cho Dioxan vào dung d ch acid acetic thì pKa = 4,75 t ng lên

pKa = 10,52, t c h ng s đi n ly đã b gi m đi g n 1 tri u

l n), k t q a ch t tan s khó tan h n ( ti n vi c tính toán, th ng s d ng pKa = - lg Ka và pKb = - lg Kb, v i

pKa + pKb = 14)

1.1.2.2 H ngăs ăb năvƠăkhôngăb n

Các quá trình đi n ly trong dung d ch ch t đi n ly

đ c xác đ nh đ nh l ng theo h ng s đi n ly KCB, còn

g i là h ng s phân ly hay h ng s không b n (KPl)

Ch ng h n

CH3COOH CH3COO- + H+ có KCB = KPl = 1,82.10 – 5 Còn các quá trình k t h p ion trong dung d ch ch t

đi n ly đ c xác đ nh đ nh l ng theo h ng s k t h p, còn g i là h ng s b n

Ch ng h n:

Ví d : Tính n ng đ các ion t i cân b ng trong ph n

ng gi a thu c th HmR v i ion kim lo i solvat M theo

ph ng trình sau:

M(OH)i + q HmR M(OH)i (Hm-nR)q + q.n.H (1) (đ đ n gi n các ph ng trình ph c không ghi đi n tích) Khi đó h t n t i hai hình th c cân b ng là cân b ng

c a ion kim lo i v i n c và thu c th v i n c

Kh oăsátăph nă ngăgi aăionăkimălo iăv iăn c

Các ph n ng t o ph c c a M v i hydroxo:

M + H2O MOH + H 1 [MOH] = 1 [M] h-1 MOH + H2O M(OH)2 + H 2 [M(OH)2] = 1

2 [M] h-2

M(OH)i-1 + H2O M(OH)i + H i

[M(OH)i ] = 1 2 i [M] h-i

Theo đ nh lu t b o toàn n ng đ ban đ u, ta có:

CM = [M] + [MOH] + [M(OH)2 ] + +[M(OH)i ] + CK

i

K M

h h

h

C C

h h

h

C C

là bi u th c tính n ng đ ion solvat c a M t i th i

Hm-(n-1)R Hm-nR + H Kn [Hm+nR]=[HmR].h-n.k1 k2 kn Theo đ nh lu t b o tòan n ng đ ban đ u:

[HmR]=

n n

K R H

hKKKh

KKhKK

h

qCC

hKKKh

KKhKKh

qCC

q n m i n

RHOHM

RHOHMH

]].[

)([

]).(

)(.[

)([

]].[

)([

q n m i

q n m i

RHOHM

RHOHM

n K

q K R H i

hKKKh

KKhKKhC

qCC

OHM

m

)

1

(

)].(

)([

2 1 2

2 1 1 1 1 0 1

n K

q K R H i

hKKKh

KKhKKhC

qCC

OHM

m

)

1(

)].(

)([

2 1 2

2 1 1 1 1 0 1

,

Thì: KKB= B ( n n

h

K K

K1 2 )q là bi u th c tính KCB hay

c a ph c

Ví d : Tính n ng đ c a c u t (CH3COO- ) trong dung d ch phân ly CH3COOH (HS áp d ng công th c trên

n là s mol c a ch t đi n ly b phân ly

n0 là s mol c a ch t đi n ly đem vào hoà tan

- = 1 l ng ch t đi n ly b vào tan hoàn tòan (đó là nh ng ch t đi n ly m nh)

- 0 < < 1 ch t đi n ly y u

Ch ng h n: (CH3COOH 0,1M) = 0,0135, ngh a là

trong 100 phân t CH3COOH ch có 1,35 phân t

CH3COOH b phân ly thành ion, còn 98,65 phân t

CH3COOH không b phân ly Nói cách khác, khi hoà tan

CH3COOH vào dung môi n c thì trong dung d ch t o thành có 3 c u t b solvat là CH3COO-, H+, CH3COOH

1.1 3.2.ăM iăquanăh ăgi aăđôăđi nălyă vƠăh ngăs ăphơnă

x n x

m )n.( )m(

- Ph ng pháp gi i đúng: t bi u th c trên, chuy n thành ph ng trình đ i s , r i gi i tìm hay K

Ka = mn nm x(n + m) (Th ng v i đ i l ng [H+] = x trong quá trình phân

ly c a dung d ch acid đ c đ t là h)

Ví d : Tính h ng s phân ly c a CH3COOH 0,1M có = 1,35%

K(A) =

00135 , 0 1 , 0

) 00135 , 0

= 1,85.10-5

Ví d : Thi t l p m i quan h gi a th đi n c c E và

K trong dung d ch oxy hoá kh (ox1 + kh2)

Quá trình kh : ox1 + n e kh1 (E1)

Qúa trình oxy hoá: kh2 - m e ox2 (E2)

Qúa trình oxy hoá kh : m ox1 + n kh2 m kh1 +

lg

1

1kh

lg 1

1 kh

ox

E = E1 - E2 = [E0

1 +

n

059 , 0

lg 1

1 kh

ox ] - [E0

2 +

m

059 , 0

.n m

E0

1.2 Tíchăs ăionăc aăn căậ pHăc aădungăd chă

1.2.1.ăKháiăni măv ăacidăậ baz

1.2.1.1 Theo Arrhenius

Acid là ch t khi phân ly t o thành các ion hydro, và baz là ch t khi phân ly t o thành các ion hydroxyt

Ch ng h n: HCl khi phân ly cho ion H+ nên HCl

đ c coi là acid ; hay NaOH khi phân ly cho ion OH- thì

đ c coi là baz

Tuy nhiên, lý htuy t này ch đúng t ng đ i trong m t

s ít các tr ng h p có trong th c t Hi n nay các khái

ni m acid - baz ch đ c s d ng đ i v i các dung d ch

n c và tr thành không thu n ti n khi chuy n sang dung

d ch trong các dung môi khác: Khi nghiên c u nh ng dung d ch không n c c a các acid và baz thì trong các dung d ch đó acid không t o ra các ion H+ và baz thì không t o ra các ion OH-

Ví d : Khi hoà tan HCl trong NH3 l ng, s x y ra

ph n ng nh ng HCl không t o thành các ion hydroxoni

H3O+ :

HCl + NH3 NH4+ + Cl- , nh ng HCl v n đ c xem là acid

Ví d : Trong dung d ch benzen d dàng x y ra ph n

ng trung hoà HCl b i NH3 đ t o thành mu i: HCl +

NH3 NH4Cl, nh ng ph n ng này không kèm theo

s t o thành n c Do đó trong dung d ch benzen khi trung hoà acid b ng baz không x y ra ph n ng t ng tác gi a ion H+ v i ion OH-

Các ví d trên đã nêu ra m t vài đi m mâu thu n v i

lý thuy t Arrhenius

1.2.1.2 Theo t huy tăprotonă(cònăg iălƠăthuy tăBronsted)

Acid là ch t có kh n ng nh ng proton (proton là các ion hydro không b hydrat hoá), baz là ch t có kh

n ng nh n proton

Nh v y khái ni m acid v n gi ng nh tr c là trong

ch t acid có hydro và có kh n ng nh ng proton c a nó, còn khái ni m baz không g n li n v i ion hydroxyl Do đó khái ni m v baz đã đ c m r ng: b t k ch t nào có

kh n ng nh n proton đ u là baz B n ch t theo thuy t này coi quá trình ph n ng acid v i baz là quá trình chuy n proton t acid sang baz, t ng t nh b n ch t quá trình oxy hoá kh là chuy n electron t ch t kh sang ch t oxy hoá

Th c nghi m đã ch ng t , không th có proton t do trong dung d ch Do đó ph n ng tách ho c k t h p proton không x y ra m t cách cô l p, mà bao gi c ng có kèm theo s chuy n proton t acid này sang m t baz khác Nh v y trong dung d ch luôn t n t i hai quá trình cho và nh n proton c a các acid và baz:

acid(1) H+ + baz(1)

H+ + baz (2) acid(2)

Ví d :

HCl + H2O Cl- + H3O+ acid(1) baz(2) baz(1) acid(2) Trong ph n ng trên, có hai c p acid - baz tham gia

t ng tác (c p acid - baz liên h p), và đ c g i là nh ng

ch t proton phân

Trong thuy t proton, coi dung môi nh là h p ph n

c a các proton phân Vì th acid đ c chia làm các lo i:

- Acid trung hoà v đi n nh

Các cation hydrat hoá c a hydro và kim lo i c ng

nh các cation ph c aque đ u đ c xem là acid cation,

nh :

[Al(H2O)6]3+ H+ + [Al(H2O)5 OH]2+

T ng t baz đ c chia làm hai nhóm chính là: baz trung hoà v đi n (nh H2O, NH3 , C6H5NH2 .), và baz anion (nh Cl-, Br-, NO3- )

Nhi u ch t đóng vai trò v a c a acid và v a c a baz, chúng là nh ng ch t l ng tính, nh n c, NH3, và

m t s dung môi proton phân là nh ng ch t l ng tính

x y ra khi nó có tính ch t l ng tính, ch ng h n s ion

hoá n c:

H2O + H2O H3O+ + OH

-N c là m t dung môi t ng đ i m nh, nó có ái l c

đ i v i proton t ng đ i l n (7,9eV), do đó khi hoà tan các acid m nh (HClO4, H2SO4, HNO3 ) vào n c, cân

b ng proton phân gi a acid và n c th c t hoàn toàn chuy n sang ph i, đi u đó phù h p v i s ion hoá hoàn toàn c a các acid đó trong dung d ch Khi thay th n c

b ng dung môi có ái l c r t nh đ i v i proton, nh

CH3COCH3 ho c C6H5NO2, thì m i acid m nh trong dung

d ch n c (không k HClO4, và H2SO4 ) s tr thành các acid m nh v a

Nh ng tính ch t t ng t nh c ng x y ra trái

ng c đ i v i các dung môi baz, ví d , trong NH3 l ng,

NH3 có ái l c rát l n đ i v i proton (9,3eV) s làm nhi u acid y u tr thành acid khá m nh, có đ phân ly g n b ng

đ phân ly c a HNO3 trong dung d ch n c

baz (2)

1.2.1.3.ăTheoăthuy tăLewis

Acid là nh ng ch t có kh n ng nh n c p electron Baz là nh ng ch t có kh n ng cho c p electron

Ch ng h n: NH3 đ c g i là baz vì trong phân t c a chúng có nguyên t N còn c p electron t do, có kh

n ng cho c p electron v i H+ hay v i ch t F3B

NH3 + H+ NH4+

NH3 + F3B F3B - NH3

Thuy t này có ph m vi ng d ng khá cao vì tính khái quát c a nó r ng l n Trong ch ng m c c a giáo trình này, chúng ta không nghiên c u sâu v lý thuy t c a Lewis

T t c các acid c a Ahrrénius, Bronsted đ u là

nh ng acid nh c a Lewis, và baz c ng v y, ngoài ra thuy t Lewis còn gi i thích đ c các tr ng h p khác mà các thuy t Arrhénius, Bronsted ch a gi i thích đ c hoàn

s mu i b n c phân hu sinh ra acid và baz t ng ng

- Mu i kép: là mu i trong công th c c u t o ch a các nhóm nguyên t làm ph i t cho đa kim

lo i, nh : KCr(SO4)2 12 H2O, mu i Mohr (NH4)2SO4.FeSO4.7 H2O, mu i Seignette KOOC (CHOH)2 COONa.4 H2O

M t cách ghi nh n khác thì dung d ch n c mu i là dung d ch thu phân c a ch t mu i tan đ c trong n c

Khi m t ch t có tính ch t acid vào n c thì nó s

nh ng proton cho n c và ng c l i khi cho m t baz

vƠo n c thì nó s nh n proton c a n c

Ví d : Khi cho HCl vào n c thì s có quá trình:

HCl + H2O H3O+ + ClAcid HCl là m t acid m nh, vì nó nh ng hoàn toàn proton cho H2O và có bao nhiêu phân t HCl cho vào

-n c thì s có m t l ng t ng đ ng ion H3O+ gi i phóng ra

]].[

[

2OH

OHH

Trong n c nguyên ch t thì [H2O] 1, nên

K (H+ ).(OH - ) = W (1.1)

W đ c g i là tích s ion c a n c, nó ph thu c vào nhi t đ : pW = -lgW

B ngă1.1 B ngăcácăgiáătr ăpWă ăcácănhi tăđ ă

Bi n đ i (1.1) b ng logarit đ c: pH + pOH = pW,

v i pH = - lg(H+ ) và pOH = -lg(OH - )

Trong n c nguyên ch t c ng nh trong các dung

d ch trung tính, luôn có:

([H+] = ([OH-]) Nên pH = pOH = 1/2 pW (ch ng h n 22 0C thì pH = pOH = 7)

Và trong dung d ch acid thì ([H+]) > ([OH-]): pH < pOH

pH < 1/2 pW (hay 22 0C thì pH <7 và pOH > 7), v i dung d ch baz thì ([H+]) < ([OH-]): pH > pOH pH>1/2

pW (hay 22 0C thì pH > 7 và pOH < 7)

1.3.ăpHătrongăcácăh ăacidăậ baz

1.3.1.ă i uăki năprotonă

N ng đ proton trong dung d ch tr ng thái cân

b ng là t ng n ng đ ion proton mà các ch t tr ng thái

Trong h có m t quá trình cho proton c a H2O và

b n quá trình nh n proton, nên đi u ki n c a proton là: [H+ ] = [OH - ] - ([Na+ ] + [HPO42- ] + 2 [H2PO4- ] + 3 [ H3PO4 ])

= [OH - ] - C1 - [HPO42- ] - 2 [H2PO4- ] - 3 [ H3PO4 ]) (1.2)

Có th tìm đ c đi u ki n proton thông qua đ nh lu t

b o toàn n ng đ và b o toàn đi n tích, ch ng h n v i ví

d trên:

H2O H+ + OH -

Na3PO4 3 Na+ + PO43-

CH3COONa CH3COO- + Na+

CH3COOH CH3COO- + H+

H2O H+ + OH -

Khi đó đi u ki n proton là:

[H+] = [OH-] + [CH3COO- ] - C1 = [OH-]+ C2 – C1

- Ch n m c không là H2O và CH3COO- thì các quá trình trong dung d ch

CH3COO- + Na+ CH3COONa

CH3COO- + H+ CH3COOH

H2O H+ + OH -

Khi đó đi u ki n proton là:

[H+ ] = [OH - ] - ( [CH3COOH ] - C2)

= [OH - ] + C2 - [CH3COOH]

= [OH-]+ C2 – C1

1.3.2.ăpHătrongăcácăh ăacidă- bazăđ năăch c

1.3.2.1.ăKh oăsát trongăh ăđ năacidă- bazăm nh

Ví d : Tính th tích c a acid HClO4 0,001M c n ph i

l y đ đi u ch 1 L dung d ch acid này có pH = 6,2 Gi

s acid này đ c xem là acid m nh phân ly hoàn toàn

Gi i:

Các quá trình x y ra trong dung d ch:

H2O H+ + OH -

HClO4 H+ + ClO4-

i u ki n proton là: [H+ ] = [OH - ] + [ClO4- ] (1.3)

G i C là n ng đ dung d ch HClO4 sau khi pha đ

V y th tích c n tìm là:

001 , 0

.1000 10

6,15 -7

= 0,615 mL

1.3.2.2.ăKh oăsátătrongăh ăđ năacidăy uă- bazăm nhă

ho căăacidăm nhă- bazăy u

Trong các h này, dung d ch luôn có hai cân b ng là

c a n c và c a acid y u phân ly ra proton hay baz y u

n c thì dùng tích s ion c a n c đ n gi n trong

vi c tính toán, n u [H+] (c a acid) >>> [H+] (c a n c) thì

có th b qua s phân ly [H+] c a n c và ch tính [H+]

trên s phân ly c a dung d ch acid

VƠ c ng t ng t lý lu n nh trên cho baz

Ví d : Tính pH trong dung d ch CH3COOH 0,001M

]].[

[

3

3

COOHCH

COOCHH

=

h

h001,0

0 = 1,34.10-4 [H+ ] = 10-3,87

h W / 01 , 0

) /

Vi c gi i ph ng trình này khá ph c t p, có th coi W/h<<C, thì dùng ph ng pháp

gi i g n đúng, ta có:

W = h2.K-.0,01 h = W K

01,

0 = 2,38.10-11 pH= 10,62

1.3.2.3.ăKh oăsátătrongăh ăđ năăacidă- bazăy u

Ví d : Tính s mol NaCN c n có đ cho vào 1 L dung

) (

h2 + (x + K) h - 0,1.K = 0 Theo đ dung d ch thu đ c có pH = 7,3 nên

[H+ ] = 10-7,3, thay vào ph ng trình đ c:

(10-7,3)2 + (x + 4,8.10-17,3) 10-7,3 - 4,8.10-11 = 0

x = 9,57.10-4 M

V y l ng mol mà mu i NaCN c n dùng là 9,57.10-4 (mol)

1.3.2.4.ăKh oăsátătrongăh ăh năh păacidă- bazăy u

Ví d : Tính pH khi pha tr n dung d ch HCl 0,001M

h

h h

1 , 0

) 001 , 0 (

N u coi s phân ly c a CH3COOH là không đáng k ,

vì đây là m t acid y u, thì pH dung d ch pha tr n n u ch tính cho dung d ch HCl, có [H+] = 0,001M pH = 3 ây

là m t giá tr có th xem là g n đúng v i tính toán c th trên Nh th , s pha tr n h n h p các acid, có th tính theo cách g n đúng là ch l y pH theo acid m nh

Tuy nhiên nh n xét trên ch đúng trong tr ng h p

n ng đ c a acid m nh không loãng l m Ch ng h n ví

d trên, n u l y n ng đ dung d ch HCl<10-5M, nh là 10 -

8M, thì ph ng trình (1.4) trên s có h thay đ i l n Do đó trong h n h p các acid, n ng đ acid m nh th p quá -

th ng kho ng g p 100 l n - thì trong quá trình tính toán giá tr pH m i b nh h ng c a n ng đ acid y u

Ví d : Tính pH khi pha tr n dung d ch CH3COOH 0,01M v i dung d ch HCN 0,2M, bi t Ka c a m i acid l n

( i u này đúng v i kh o sát h dung d ch trên trong

th c nghi m: pH đo đ c trong th c nghi m là 3,368)

Nh n xét: Khi tính pH trong dung d ch h n h p các acid (hay baz) ph i so sánh (h) c a t ng dung d ch đã cho, vi c tính pH c a dung d ch pha tr n cùng h là tính theo pH c a acid m nh nh t

1 3.3.ăH ăđaăacidă- baz

Có th coi các đa acid nh là h n h p c a nh u đ n acid Trong đa s tr ng h p, nh t là đ i v i các acid vô

c , thì s phân ly c a các đa acid x y ra m nh nh t

n c th nh t, và sau đó gi m d n các n c sau, ngh a là các h ng s phân ly th ng s p x p gi m d n theo th

t K1 > K2 > i u này d hi u vì m t phân t không mang đi n m t proton d dàng h n m t anion, và anion

có m t đi n tích l i m t proton d dàng h n m t anion có

oxyacid d i d ng (HO)nXOm : khi m càng t ng thì kh n ng acid đó càng m nh

- V i acid đa ch c mà hai n c phân ly g n nhau

có giá tr cách nhau r t xa: g p 104 l n thì có th coi s phân ly n c đ ng tr c là đóng vai trò quy t đ nh h n n c phân ly đ ng sau và có th tính n ng đ ion hydro d a vào cân b ng phân

ly n c đ ng tr c này

- V i acid đa ch c mà các n c g n nhau ho c không cách nhau nhi u l m thì ph i tính chính xác d a trên các quá trình, các ph ng trình toán h c, ph i thi t l p các bi u th c tính n ng

đ các c u t trong dung d ch d a trên s t

]].[

[

2AH

HAH

[H2A] = K11- [H+ ] [HA- ]

HA- H+ + A2- có K2 =

][

]].[

HA

AH

.

1

1 2 2 1 2 1

Do đó: [HA- ] = C

2 1 1 2 1

.

K K h K h

h K

và [H2A] = C

2 1 1 2

2

Kh

h

Trong tr ng h p t ng quát v i acid HnA:

[HnA] = C

n n

n n

n

n

K K K h K K K h

K K h K h

h

.

n n

n

n

KKKhKKKh

KKhKh

hK

1

1 1

[An-] = C

n n

n n

n

n

K K K h K K K h

K K h K h

K K K

2 1 1 1

2 1

2 1 1

.

2

K K h K h

K K h K

Gi i theo ph ng pháp g n đúng Newton:

h = 2,94 10-2 pH = 1,53 [N u ch tính theo cân b ng (1.6) thì:

Ta có: W K21- =

x

x 1 , 0

1.4.ăKháiăăni măv ăđ ăhoƠătan, tíchăs ătan

1.4.1.ă ătană(S)

V m t lý thuy t, m i ch t đ u có kh n ng tan đ c trong các dung môi t ng thích Tuy nhiên trong th c t ,

m i ch t ch có kh n ng tan trong m t môi tr ng nh t

tan (S) là l ng ch t tan tan trong 100 gam n c

đ t o thành dung d ch bão hoà t i nhi t đ đang xét

M iăquanăh ăgi aăn ngăđ ăph nătr măC%ăăv iăđ ă tan S:

Tính C% c a dung d ch (A) có đ tan (S) t i nhi t đ t xác đ nh

T i nhi t đ (t) xác đ nh, có S gam ch t tan trong 100 gam n c kh i l ng dung d ch bão hoà là (100 + S),

nên:

C% =

100 S

S M

S D

.1000

1.4.2.ăTíchăs ătană(T)

Khi nghiên c u phân tích đ nh tính th ng hay nói

đ n ph n ng làm xu t hi n k t t a và hoà tan k t t a và dùng đ n thu t ng tích s tan Ch ng h n, cho BaSO4vào m t c c n c, quá trình hoà tan b t đ u: các ion Ba2+

và SO42 c u t o nên l p b m t c a m ng tinh th BaSO4 s hút các phân t l ng c c c a n c, t ng tác v i chúng và s b t đ u chuy n vào dung d ch d i

d ng các ion hydrat hoá Các ion hydrat hoá, s tu vào

m c n ng l ng đã tích lu đ c mà va ch m vào b

m t các tinh th c a k t t a và ch u s c hút c a các ion trái d u v i nó, và m t m c đ nào đó, chúng s b kh

n c và t o thành k t t a Nh v y quá trình hoà tan là quá trình thu n ngh ch kèm theo quá trình t o k t t a:

BaSO4 Ba2+ + SO4 (d ng k t t a -ch t r n) (d ng ion -ch t tan)

2-ây là m t quá trình cân b ng đ ng Khi đ t t i tr ng thái cân b ng, n ng đ các ion hydrat hoá trong dung d ch

ng ng t ng còn k t t a còn l i c a t ng r n thì ng ng

gi m, thu đ c dung d ch bão hoà c đi m c a các quá trình x y ra trong m t h d th , s va ch m gi a các ion

ch t tan và các tinh th k t t a ch x y ra trên b m t c a

t ng ch không ph i trên toàn b ch t ph n ng

Theo đ nh lu t tác d ng kh i l ng thì v n t c hoà tan ch t r n (V1) t l thu n v i b m t ch t r n (p), t c là:

V1 = k1 p

Khi cân b ng đ c thi t l p và nhi t đ không đ i,

có th coi đ i l ng b m t t ng r n là không đ i và

b ng 1 Khi đó có th th a nh n V1 = k1, t c là v n t c hoà tan ch ph thu c vào b n ch t c a ch t đi n ly đ c hoà tan

V n t c k t t a các ion trên b m t tinh th s t l

Khi cân b ng đ c thi t l p, v n t c k t t a b ng v n

t c hoà tan v1 = v2, nên:

T l trên đ c ký hi u là T (BaSO4) = a(Ba2+) a(

SO42 ) và g i là tích s tan, và nhi t đ không đ i thì T

là m t đ i l ng không đ i, đ c tr ng cho m i ch t đi n

ly

i v i ch t đi n ly có l ng c u t l n h n 2 thì T

là tích s ho t đ c a t t c các ion có trong dung d ch v i

lu th a là h s t ng ng Mà ho t đ đ c xác đ nh công th c: a(M) = [M] f(M), trong đó [M] là n ng đ mol/L

c a ch t đi n ly M và f(M) h s ho t đ c a M

Trong các tr ng h p các ch t M ít tan ho c không tan t i đi u ki n nhi t đ xác đ nh, n ng đ mol c a các ion mà chúng phân ly ra trong dung d ch bão hoà quá nh , nên có th coi l c ion và ho t tính hoá h c c a các ion không có s thay đ i đáng k nào, và có th ch p nh n

đ c f(M) = 1 V i ch t k t t a (M) là AmBn thì công th c tích s tan:

t a hoàn toàn các ion xác đ nh Tuy nhiên s xu t hi n k t

t a s ph thu c vào tích s ho t đ c a các ion có trong dung d ch, n u nh tích này l n h n T thì k t t a s t o thành, nh ng n u chúng bé h n T thì k t t a l i không

Ví d : Xác đ nh đi u ki n v a và b đ khi tr n (CH3COO)2 Pb v i dung d ch KCl có n ng đ mol/L

t ng ng l n l t là 2a và 2b, v i cùng m t th tích, thì

xu t hi n k t t a

N u ab = 1,6.10-5 thì dung d ch đ t đ n bão hoà

1.4.4.ăCácăquanăh ăkhiăs ăd ngă(T)

1.4.4.1.ăQuanăh ăgi aătíchăs ătană(T) vƠăđ ătană(S)

1.4.4.2.ăQuanăh ăgi aătíchăs ătană(T)ăvƠăh ngăs ăcơnă

ABn - 1 + Bm- ABn (KCB = n )

ABn + An+ A2Bn (KCB = 2')

A2Bn + An+ A3Bn (KCB = 3')

Am - 1 Bn + An+ AmBn (KCB = m')

KCB = I = 1 2 n 2 ' n'

Và trong cân b ng chuy n pha:

AmBn (dung d ch ) AmBn (r n) ( II ) Nên: Tt (AmBn ) =

II

I

1 = [An+ ]m [Bm- ]n

Ví d : Trình bày cách tìm tích s tan cho BaSO4 t i nhi t đ phòng thí nghi m Gi s các dung d ch pha tr n

đ u có D = 1 g/mL

Gi i :

Hoà tan 1 l ng BaSO4 đ n không tan trong n c

c t đ t o thành dung d ch bão hoà nhi t đ phòng thí nghi m (t 0C)

Hút 100mL dung d ch này làm bay h i hoàn toàn

Ti n hành cân đ xác đ nh l ng r n sau khi cô c n (mg)

kh i l ng n c có trong dung d ch bão hoà là 100 -m (g)