Giáo trình hoá phân tích

LỜI NĨI ĐẦU Hố Phân tích mơn học sở, nhằm cung cấp cho sinh viên Trường Cao đẳng Dược Trung ương Hải Dương phần kiến thức sở trước học môn chuyên ngành với mục tiêu: - Trình bày số vấn đề chọn lọc Hố Phân tích - Một số phương pháp chuẩn độ sử dụng nhiều ngành Dược Giáo trình Hố Phân tích gồm bài, có: - Mục tiêu học - Nội dung - Câu hỏi lượng giá Giáo trình Hố Phân tích Hội đồng thấm định Trường CĐ Dược Trung ương I lái Dương duyệt cho lưu hành làm tài liệu giảng dạy học tập trường Giáo trình Hố Phân tích biên soạn điều kiện có hạn thời gian, sau khố học thầy, giáo bạn sinh viên tham gia nhiều ý kiên; chỉnh sửa, bổ sung, chẳc khơng tránh khỏi thiếu sót Chúng tơi mong bạn đồng nghiệp bạn sinh viên tiếp tục tham gia ý kiến để tiếp tục sửa chữa, bổ sung cho giáo trình hồn thiện Chúng xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu trường Cao đẳng Dược Trung ương Hải Dương tạo điều kiện; cảm ơn thầy, cô giáo bạn sinh viên đóng góp nhiều ý kiến để chúng tơi hồn thành giáo trình này! Hải Dương, ngày 15 tháng năm 2014 Nhóm tác giả MỤC LỤC Trang MỤC LỤC Bài 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ HỐ PHÂN TÍCH MỤC TIÊU BÀI HỌC NỘI DUNG CHÍNH LƯỢNG GIÁ .8 Bài CÁC CÁCH BIỂU DIỄN NÓNG ĐỘ DUNG DỊCH MỤC TIÊU BÀI HỌC NỘI DUNG CHÍNH LƯỢNG GIÁ 16 Bài PHƯƠNG PHÁP KHỐI LƯỢNG (PHƯƠNG PHÁP CẢN) 17 MỤC TIÊU BÀI HỌC .17 NỘI DUNG CHÍNH 17 LƯỢNG GIÁ 25 Bài ĐẠI CƯƠNG VỀ PHƯƠNG PHÁP CHUAN độ 27 MỤC TIÊU BÀI HỌC .27 Nội DUNG CHỈNH 27 N„r .34 LƯỢNG GIÁ 44 Bài CHUẨN ĐỘ ACID - BASE 46 MỤC TIÊU BÀI HỌC .46 Nội DUNG CHÍNH 47 ^ r rA-irH3o+i 55 pH,d = + ỉpKA+i|gCB=8,87 .72 [Mg2+] = IMgX—1 = 10"5Í .113 pY(H, ễi + íp + íígl + J!ỊQL + JDL = 10-o.« .114 Bài 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ HỐ PHÂN TÍCH MỤC TIÊU BÀI HỌC Trình bày đơi mơn học Trình bày phương pháp phân tích nguyên tắc phương pháp đủ Trình bày nguyên tắc chung phương pháp hố học dùng định lượng NỘI DUNG CHÍNH ĐỐI TƯỢNG CỦA MƠN HỌC Hố phân tích môn khoa học chuyên nghiên cứu phương pháp, cách tiến hành đổ xác định thành phần định tính, định lượng cấu trúc chất Hố học phân tích chủ yểu dựa vào phương pháp hoá học, nhiên, với phát triển khoa học kỹ thuật ngày nay, ngồi phương pháp hố học, sứ dụng phương pháp vật lý, sinh học tốn học để xác định định tính, định lượng chât Trong tài liệu này, Hoá học phân tích gọi tắt Hố phân tích (HPT) Hố phân tích gồm nội dung chính: sở lý thuyết, dụng cụ đo lường ứng dụng Cơ sở lý thuyết Hố phân tích vật lý, hoá học, sinh học, toán học (toán thống kê dùng để xây dựng kế hoạch thực nghiệm nhằm tối ưu hố, tính sai số phép phân tích ) Dụng cụ đo lường: Các phương pháp, dụng cụ đo lường dùng Hố phân tích giúp tăng cường kỹ môn học, kỹ người làm phân tích Ứng dụng: Nghiên cứu ứng dụng rộng rãi Hố phân tích vào nhiều lĩnh vực khác sống Hố phân tích ứng dụng có vị trí quan trọng nhiều lĩnh vực khoa học đời sống như: hoá học, sinh học, địa chất, nông nghiệp, thực phẩm, đặc biệt ngành Dược Trong lĩnh vực khoa học ứng dụng: Xác định cơng thức phần tư, thành phần định tính, định lượng hữu cơ; xác định thành phần chế hoạt động cua enzym nghiên cứu sinh học Trong lĩnh vực kinh tế: Kiểm tra, đánh giá chất lượng sản phẩm quy trình sản xuất, đánh giá độ an tồn cua nơng phâm, thực phẩm nhập khâu thông qua xác định hàm lượng chất độc hại có sản phẩm, thực phẩm nhập khấu Troníỉ lĩnh vực y dược: Nghiên cứu cấu tạo hàm lượníỊ chất dược liệu, bào chế dạng thuốc mới, kiềm nghiệm chất lượng dược phạm 'tronụ, trình sản xuất, phân phối báo quản sử dụng thuốc, nghiên cứu dược độnu học; phục vụ cho điều trị, xét nghiệm y học (xét nghiệm máu, xét nghiệm tiểu đường ) Troníi lĩnh vực mơi trường: Nghiên cứu đánh giá tác dộníi yếu tố độc hại anh huớng đến môi trường thông qua xác định thành phần hàm lượng chất dộc hại mơi trường nước, đất, khí Trong chương trình đào tạo Dược cao đăng, Hố phân tích vừa môn học sớ, vừa môn học nghiệp vụ Người học trang bị tốt kiến thức lý thuyết thực hành cùa hoá học phân tích sỗ làm tốt lĩnh vực: kiếm nghiệm thuốc, nghiên cứu nguyên liệu làm thuốc, bào chế dạne, thuốc mới, xác định hoạt chất nguyên liệu, dược liệu, xác định chất dộc, làm xét nghiệm sinh hoá, PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP PHẢN TÍCH THỂ TÍCH Các phương pháp phân tích có thê dược phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, cách phân loại dược áp dụng nhiều nhất: 2.1 Dựa vào chất phương pháp Tuỳ thuộc vào chât phương pháp, chia phương pháp thành hai nhóm chính: 2.1.1 Các phương pháp hoá học Dựa vào mối quan hệ tính chất hố học thành phần hố học chất cần phân tích, coi phương pháp hố học gồm hai nhóm phương pháp sau: a) Phân tích hố học định tính Ngun tắc phương pháp chuyển chất chưa biết thảnh chất dã biết (biết rõ thành phân, công thức cấu tạo ) cách cho chất cần phân tích tác dụng với thuốc thử (thuốc thứ hoá chất biết rõ thành phần, cơng thức cấu tạo, tính chất hố học, nồng độ) Dựa vào dấu hiệu đặc trưng như: dạng kết tủa, tạo màu, phát quang, thực phàn ứng thuốc thử với chất cần phân tích Từ xác dịnh dược thành phấn cấu tạo chất cần phân tích Đối tượng hố học phân tích định tính nghiên cứu kỷ thuật, thuốc thử, phương pháp để xác định định tính cation, anion dung dịch muối vơ đơn giản, có quy trình phân tích thơng qua việc phân nhóm cation anion Phân tích hố học định tính chia thành hai phương pháp: phương pháp khô phương pháp dung dịch Phương pháp khơ: Chất cần phân tích thuốc thử dùng thể rắn Phương pháp khó thực độ xác khơng cao nên dùng Phương pháp dung dịch: Chất cần phân tích thuốc thử dạng lỏng Phản ứng chất cần phân tích thuốc thử thực chất phản ứng ion Phương pháp hay dùng tiến hành nhanh, thuận lợi, khơng cần thiết bị đo lường phức tạp, dắt tiền Các phương pháp hố học dùng cho định tính thường đơn giản, khơng cần đến thiết bị đo lường, dễ triển khai, chi phí thấp Nhược điểm phải tách chiết, chuyển chất càn phân tích sang dạng dung dịch nhiều thời gian, độ tin cậy không cao Để khắc phục nhược điểm này, với phát triển khoa học kỹ thuật, người ta thường dùng phương pháp phổ để định tính mẫu thử như: quang phổ UV - VIS, IR, NMR MS để định tính chất cần phân tích Các phương pháp cho kêt nhanh, xác, độ tin cậy cao b) Phân tích hố học định lượng Ngun tắc phương pháp dựa vào chất phản ứng hố học, định luật bảo tồn khối lượng, định luật thành phần không đổi, để xác định hàm lượng nguyên tố nhóm nguyên tổ chất cần phân tích Có thể phân loại thành hai phương pháp sau: - Phương pháp phân tích khối lượng: Dựa vào khối lượng chất (đã biết thành phần hoá học) tạo thành sau phản ứng hoá học hay phương pháp vật lý, tính lượng chất cần định lượng mẫu thử theo khối lượng chất tạo thành Phương pháp phân tích khối lượng gồm hai phương pháp: phương pháp kết tủa phương pháp bay - Phương pháp phân tích thê tích bao gơm hai phương pháp: - Phương pháp chuẩn độ: Dựa vào thuốc thử (đã biết xác thành phần hố học, nồng độ) dùng phản ứng vừa đù với thê tích xác dung dịch chât cân định lượng, từ tính dược nơng độ cúa dung dịch chất cẩn định lượng Tuỳ thuộc vào chất phản ứng xảy trình chuẩn độ, người ta chia nhỏ làm phương pháp: phương pháp acid - base phương pháp chuẩn độ kết tủa, phương pháp chuẩn độ tạo phức, phương pháp chuẩn độ oxy hoá - khư + Phương pháp thể tích khí: Dựa vào việc đo thể tích khí tạo thành (như CO2 phóng từ muối carbonat) giảm tích hồn hợp khí phần bị hấp thụ (như CO2 bị hấp thụ vào dung dịch KOH) 2.1.2 Các phương pháp vật lý hoá lý Nguyên tắc phương pháp dựa vào mối quan hệ thành phần hố học tính chất vật lý hoá lý cùa chất Các phương pháp chia thành ba nhóm: phương pháp quang học, phương pháp tách phân tích phương pháp điện hoá - Các phương pháp quang học: Dựa vào tính chất vật lý độ khúc xạ, độ dẫn điện, suất quay cực, hấp thụ, xạ phát xạ nguyên tử, phân tứ - Các phương pháp tách phân tích: Bao gồm phương pháp sắc ký (sắc ký khí, sắc ký lỏng, sắc ký lớp mỏng), phương pháp điện di, thẩm tích - Các phương pháp điện hố: phương pháp cực phổ, đo Ưu điếm cùa phương pháp độ tin cậy giới hạn phát cao, thời gian phân tích nhanh, nhiều phương pháp dùng cho phân tích định tính định lượng Các phương pháp vật lý đại thường kết hợp với công nghệ điện tử, tin học đe đo lường xử lý sổ liệu cho kết quà phân tích nhanh xác Vì phương pháp ngày ứng dụng rộng rãi Các phương pháp cịn có tên gọi khác phương pháp dụng cụ 2.2 Dựa vào lượng mẫu phân tích Căn vào khối lượng mẫu dùng để phân tích, người ta cịn chia phương pháp phân tích thành nhóm sau: - Phân tích thơ: lượng mẫu thừ > 0,lg trở lên - Phân tích bán vi: lượng mẫu thử từ 10-2 đến 10-lg - Phân tích vi lượng: lượng mẫu thử 10-3 đến 10-2g - Phân tích vi lượng: lượng mẫu thử 10-4 đến 10-3 g - Phân tích siêu vi lượng: lượng mẫu thử < 0,1 µ g 2.3 Dựa vào việc sử dụng chất chuẩn Tuỳ vào chất chuẩn sử dụng phân tích, người ta chia thành hai nhóm sau: - Phương pháp tuyệt đòi: Dựa vào quy luật chi phối thơng số vật lý hố học số liệu đầu vào đâu trình phân tích - Phương pháp tương đối: Các phương pháp khơng cần tính tốn mà chi so sánh tín hiệu đo lường cúa mẫu phân tích cùa dãy dung dịch chất chuẩn có nơng dộ dã biêt Thơng qua hàm đáp ứng thường tuyến tính để nội suy kết Các phương pháp cần sử dụng chất chuẩn chất phân tích 3.NGUYÊN TẮC CHUNG CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP HỐ HỌC DÙNG TRONG PHÂN TÍCH THẾ TÍCH Trong phạm vi chương trình, phân tích định tính bàng phương pháp hoá học nhiều thời gian, độ xác, độ tin cậy khơng cao, nên chủ yếu nghiên cứu vơ phân tích định lượng hố học Níìun tắc chung cứa phương pháp hố học dùntỉ định lượng dựa vào phàn ứng hoá học, định luật hoá học lợi dụng tượng xảy trình phàn ứng (như tạo tủa, tạo màu, phát quang, ) để xác định hàm lượng nguyên tố nhóm nguyên tố cần phân tích Phương trình tồng qt phản ứng hố học viết sau: A+B=C+D Tronq đó: A, B: chất tham gia phán ứng; C, D: chất tạo thành sau phản ứng Nếu c D chất kết tủa, định lượng A theo c D (phương pháp kêt tủa khối lượng) A có thê định lượng thơng qua B phản ứng A B có tỷ lệ trao đổi thành phần phân tử định, dùng thị màu để biết phản ứng kết thúc với A dùng hết B, từ lượng chất B suy lượng chất A (phương pháp phân tích thể tích) LƯỢNG GIÁ Trình bày đổi tượng Hố học phân tích Nêu cách £hân loại phương pháp dùng Hố học phân Trình bày ngun tắc chung dùng Hố học phân tích định tích lượng Bài CÁC CÁCH BIỂU DIỄN NÓNG ĐỘ DUNG DỊCH MỤC TIÊU BÀI HỌC Trình bày khái niệm, công thức biểu diễn nồng độ phần trăm, nòng độ gam, nồng độ mol, nồng độ đương lượng, độ chuẩn, đương lượng gam Áp dụng định nghĩa, cơng thức để giải cúc bải tốn nồng độ dung dịch NỘI DUNG CHÍNH CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ Nồnu độ đại lượng dùng đê hàm lượng cấu tử (phân tử, ion) dunu dịch Tronu hố phân tích thường dùng loại nồng độ sau 1.1 Nồng độ phần trăm Nồng độ phần trăm chia làm ba loại: 1.1.1 Nồng độ phẩn trăm khối lượng so vói khối lượng: C% (kl/kl) - Định nghĩa: Nồng độ phần trăm khối lượng/khối lượng số gam chất tan có 100g dung dịch - Cơng thức tính: mct C%(kl/kl) = m x100 = dd mct x100 V ×d (2.1) Trong đó: C% (kl/kl): nồng độ phần trăm khối lượng/khối lượng; mct : số gam chất tan (g); mdd: số gam dung dịch (g); V: thể tích dung dịch (ml); d: khối lượng riêng dung dịch (g/ml) Ví dụ: Dung dịch acid acctic 10%: Có l0g acici acetic 100g dung dịch 1.1.2 Nồng độ phần trăm khối lượng/thể tích:C% (kl/kl) - Định nghĩa: Nồng độ phần trăm khối lượng/thể tích số gam chất tan có trom l00ml dunu dịch - Cơng thức tính: mct C%(kl/tt) = V x100 (2.2) dd Trong đó: C% (kl/tt): nồng dộ phần trăm khối lượng/thể tích; mct: số gam chất tan (g); V: thể tích dung dịch (ml) Ví dụ: Dung dịch NaCl 0,9%: Có 0,9g NaCl l00ml dung dịch 1.1.3 Nồng độ phần trăm thể tích/thê tích: C% (tt/tt) - Định nghĩa: Nồng độ phần trăm thể tích/thể tích số ml chất tan có l00ml dung dịch - Cơng thức tính: Vct C%(tt/tt) = V x100 dd (2.3) Trong đó: C% (tt/tt): nồng độ phần trăm thể tích/thể tích; Vct: số ml chất tan; Vtt: số ml dung dịch Ví dụ: DuntỊ dịch rượu ethylic 40% (hay 40°): Có 40ml C2H5OH nguyên chất l00ml dung dịch 1.2 Nồng độ gam Có hai cách biêu thị: 1.2.1 Nồng độ gam/lít: C(g/l) - Định nghĩa: Nồng độ gam/lít số gam chất tan có lít dung dịch - Cơng thức tính: C%(g/l) = mct x l000 V (2.4) Trong đó: C (u/l): nồng độ gam/lít; mct: sổ gam chất tan (g); V: thể tích dung dịch (ml) Ví dụ: Dung dịch NaOH 10% (g/1), nuhĩa lít dung dịch có 10 gam NaOH nguyên chất ML2+ L K - [ML2] Kb2- - -[ML][L] ML23 + L T, _ [ML.,] Js.b3 - - [ML2][L] Eoxh/kh - E° + n lg —4" n [M n [M,n ’-" )+ ] Như phức bền nồng độ phối tử lớn giá trị F bé, giá trị Eo' nhỏ so với E°, nghĩa dạng oxy hố có tính oxy hố yếu dạng khử có tính khử mạnh Vi dụ: Tính oxy hố - khử cặp Fe3+/Fe2+trong hai trường hợp: Khi tỷ số [Fe3+]/[Fe2+] = 103 Khi thêm lượng NaF vào dung dịch để nồng độ [F~] = 102_MỖ Biết E° = 0,771 V, sổ bền phức FeF3 là: Kbi - 10~5’2, Kb2 = 10~9’2, Kb3=l(T12 Giải Trong trường hợp [Fe3+]/[Fe2+] = 103, chưa thêm NaF thì: Eoxh/kh = E° + ^IgỊỊnịị = °.771 + 0,05.91gl03 = 0.947V Khi thêm NaF để có [F-] = 10! M thì: Phăn sốmol F= = —T = 1,16.10* + Kb,[L] + K„Ku[Lf + KklKb,KbJ[L]3 \r- *1 * ' 11.’ 1' 0.059 0,059 [Fe3+] _ Vậy thê oxy hoá - khử là: E = E + —-—lgF + —-—lg _ , = 0,589V 16 [Fe ] Khi có mặt F_ dung dịch, phức FeF3 tạo thành làm oxy hoá khử hệ giảm Trong trường hợp phối tử L tạo phức với dạng oxy hoá dạng khử tuỳ thuộc độ bền phức tạo thành mà oxy hoá tăng giảm Ánh hưởng cửa tạo thành kết tủa Các dạng oxy hoá dạng khử cặp tạo thành hợp chất tan với chất Y dung dịch làm cho nồng độ dạng giảm, dẫn đến oxy hoá — khử thay đổi Giả sử dạng khử (Mkh) tạo kết tủa với Y: Mkh+mY MkhYmị Với hàng số T=[Mkh][Y]m [Mkh]=T/[Y]m Như dạng khử cặp tạo họp chất tan kết tủa có T nhỏ, nồng độ Y lớn oxy hố - khử tăng Ví dụ: Tính chuẩn điều kiện cặp Cu2+/Cu+ thêm ion r tạo kết tủa Cui với T = 1(T12, biết E° = 0,17, [ n = IM Giải Khi thêm r, dung dịch xảy phản ứng: Cu2++e + I" Cui i Khi chuẩn điều kiện Eo' = E° + -—- lg — — — 0,86V Hằng số cân phản ứng oxy hoá — khử Giả sử có phản ứng oxy hố - khử: aOxhi + bkh2 ■" ~ ckh| + dOxh2 Hằng số cân phản ứng: K- (7.4) [oxh,nkhjf Thế cân cho cặp oxy hoá - khử: 0,059 ,„[oxh,]a = E? + -^-Ìg n [kh,] E2= E“ + MỂ’igLoxhJ n ° [kh2]b Khi phản ứng đạt đen cân bàng: E| = E2 £0 + 0,059 [oxh,]3 = go + 01059j [oxh2] n g [kh, ] n [kh2]b E° - E° = °’Q591 toxh2]d _ 0,059^ [oxh,]a = 0,059ỉ [kh,]c[oxh2]d n g [kh2]b n g [kh,]c n g [oxh,]a[kh2]b n(E“-Eỉ) ► lgK = — (7.4) 0,059 Như hiệu số AEỐ = E“ — E“ lớn số cân bàng K lớn, phán ứng diễn hoàn tồn Ta có thê tính giá trị AE° tối thiểu để phản ứng xảy hoàn toàn (với sai số 0,1%) Hằng số cân bàng cúa phản ứng oxy hố - khứ khơng phụ thuộc vào nồng độ chất mà phụ thuộc vào oxy hoá khử chuẩn cặp oxy hoá - khử liên hợp phản ứngệ PHƯƠNG PHÁP CHUẲN ĐỘ OXY HOÁ - KHỬ 2.lề Nguyên tắc Phương pháp chuẩn độ oxy hoá - khử phương pháp phân tích định lượng dựa phản ứng có cho nhận electron dung dịch chuẩn chứa chất oxy hoá (hoặc khử) với dung dịch chất cần phân tích chứa chất khử (hoặc chất oxy hố) Có chất khơng có tính oxy hố khử có khả phản ứng hồn tồn với chất oxy hố hay chất khử (thường thành chất kết tủa phức chất) cỏ thể định lượng phương pháp oxy hoá — khử theo cách gián tiếp Phản ứng dùng phương pháp chuẩn độ oxy hoá - khử phải thoả mãn yêu cầu sau: Phản ứng phải đủ nhạy xảy theo chiều cần thiết Phản ứng phải xảy hoàn tồn có tính chọn lọc cao Phản ứng phải xảy đủ nhanh Tìm cách nhận điểm tương đươngế Thường phản ứng oxy hoá — khử trình phức tạp, xảy nhiều giai đoạn trung gian nên tốc độ phản ứng nhiều khơng đáp ứng u cầu định lượng Khi đó, để làm tăng tốc độ phản ứng, thực số biện pháp sau: Tăng nhiệt độ Tăng nồng độ, tăng nồng độ bàng kỹ thuật chuẩn độ ngược (thừa trừ) Dùng chất xúc tác để làm tăng tốc độ phản ứng qua giai đoạn trung gian Đưcmg biểu diễn định lưọng phương pháp chuẩn độ oxy hố — khử Trong q trình chuẩn độ oxy hoá — khử, nồng độ thuốc thử chất cần chuẩn độ thay đổi, dẫn đến thay đổi oxy hoá - khử hệ Đường biểu diễn thay đổi oxy hố - khử hệ theo thể tích thuốc thử -được gọi ỉà đường cong chuẩn độ phương pháp oxy hoá - khử Đe hiểu rõ hơn, khảo sát đường biểu diễn định lượng muối Fe(II) MnO^ mơi trường acid có [H+] = Phương trình phản ứng: MnO; + 5Fe2+ + 8H+ = Mn2+ + 5Fe3+ + 4H20 Có thể tính oxy hố - khử hệ theo hai phương trình sau: [Fe]?+ [Fe] 0,059 [MnO~][H+]8 g [Mn ] Trước điểm tương đương:Trong dung dịch cịn dư hệ Fe3+/Fe2+nên ta tính E theo công thức E| + Khi thêm 50% MnO^ vào dung dịch Fe2+ có nồng độ đương lượng Lượng Fe2+ dư 50% E = 0,77 + 0,059 lg(50/50) = 0,77V + Khi thêm 90% Mn04: E = 0,77 + 0,059 lg(90/10) = 0,83V + Khi thêm 99,9% MĨ1O4 : E = 0,77 + 0,059 lg(99,9/0,l) = 0,95V Tại điểm tương đương: Khảo sát công thức tổng quát tính E cho hệ điểm tương đương: nOxhi + n'kh2 — n'Oxli2 + nkhi MỤC LỤC Bài 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ HỐ PHÂN TÍCH MỤC TIÊU BÀI HỌC NỘI DUNG CHÍNH LƯỢNG GIÁ .8 Bài CÁC CÁCH BIỂU DIỄN NÓNG ĐỘ DUNG DỊCH MỤC TIÊU BÀI HỌC NỘI DUNG CHÍNH LƯỢNG GIÁ 16 Bài PHƯƠNG PHÁP KHỐI LƯỢNG (PHƯƠNG PHÁP CẢN) 17 MỤC TIÊU BÀI HỌC .17 NỘI DUNG CHÍNH 17 LƯỢNG GIÁ 25 Bài ĐẠI CƯƠNG VỀ PHƯƠNG PHÁP CHUAN độ 27 MỤC TIÊU BÀI HỌC .27 Nội DUNG CHỈNH 27 N„r .34 LƯỢNG GIÁ 44 Bài CHUẨN ĐỘ ACID - BASE 46 MỤC TIÊU BÀI HỌC .46 Nội DUNG CHÍNH 47 ^ r rA-irH3o+i 55 pH,d = + ỉpKA+i|gCB=8,87 .72 [Mg2+] = IMgX—1 = 10"5Í .113 pY(H, ễi + íp + íígl + J!ỊQL + JDL = 10-o.« .114 [kh,] [kh2] Tại điểm tương đương, đương lượng chất oxy hoá số đương lượng chất khử nên: n[oxh|] = n'[klì2] -[oxhi] = n'/n[kli2] (7.10) n[khi] = n'[oxh2] -[khi] = n'/n[oxh2] (7.11) Thay (7.10) (7.11) vào (7.9) ta có: E|J= nE|j| +n’E|12 n + n' (7.12) Đổi với trường họfp Mn04 Fe2+ oxy hố - khử thời điểm tương đương: E = nE° + n'E° _ 5x1,51 + 1x0,77 _ 39v n + n' 5+1 Sau điểm tương đương: Trong dung dịch dư hệ MnOỊ /Mn2+ nên ta tính E theo cơng thức E2 + Khi thừa 0,1% MnO- : 059, [MnO;] , [Mncg [Mn2+] E= 1,51 + + Khi thừa 10% E =1,51 + = 1,48V MnO^ : = 50V [Mn ] + Khi thêm 100% Mn04: E = 1,51 + ~ [Mn2+ ] = 1,51 V Dựa vào kết giá trị E tính ứng với lượng thuốc thử thêm vào, dựng đường biểu diễn định lượng có dạng sau: 1.6 r- -o 1.4 1.2 0.8 ộ- 0.6 0ẽ 0.2 % "I -1- - -r* 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Hình 7.1 Đường biểu diễn định lượng phương pháp chuẩn độ oxy hoá - khử Nhận xét: Đường biểu diễn định lượng có bước nhảy đột ngột gần điểm tương đương Có thể dùng chất thị để phát điểm tương đương Đường biểu diễn khơng phụ thuộc vào độ pha lỗng dung dịch Trị số bước nhảy phụ thuộc vào AE° = E“ - E" Hiệu số AE0 lớn, bước nhảy dài 2ễ3 Chất thị dùng phương pháp chuẩn độ oxy hoá — khử Đối với phương pháp oxy hoá - khử, số trường hợp, nhận điểm cuối phản ứng chuẩn độ thay đổi màu dung dịch dư giọt dung dịch chuẩn Vỉ dụ chuẩn độ dung dịch chất khử khơng màu bàng dung dịch chn kali permanganat, giọt dung dịch chuân dư làm dung dịch có màu hồng Trong đại đa số trường hợp, chất thị phương pháp oxy hoá khử chất oxy hoá khử mà dạng oxy hoá dạng khử có màu khác nhau, màu chất thị phụ thuộc vào oxy hố - khử dung dịch Mỗi chất chí thị oxy hố - khử có khoảng đổi màu Xét chất thị oxy hố - khử có cân sau: Indoxh + ne —Indkh Phương trình Nernst hệ này: E — E° + Ịg tĩncụ ] n 6[IndkJ Giả sử ta phân biệt màu dạng nồng độ cân lớn dạng 10 lần Khi khoảng đổi màu chất thị oxy hoá - khử là: E°+ MẼỈig-L