MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3 1.1 Một số phép chuẩn độ Ni2+, Zn2+ trong tài liệu tham khảo.3 3 1.1.1 Định lượng hỗn hợp Zn2+ và Mg2+. 3 1.1.2 Định lượng Ni2+ 3 5 1.2 Sơ lược về chuẩn độ thể tích 3 6 1.3 Phân loại 2, 3 7 1.3.1 Chuẩn độ axit – bazơ 7 1.3.2 Chuẩn độ oxi hóa – khử 8 1.3.3 Chuẩn độ kết tủa 9 1.3.4 Chuẩn độ tạo phức 9 1.4 Chuẩn độ complexon 3, 5 9 1.4.1 Sự tạo phức của kim loại – EDTA 9 1.4.2 Đường chuẩn độ 10 1.4.3 Các chất chỉ thị trong chuẩn độ compexon. 12 1.4.4 Các kĩ thuật chuẩn độ complexon 15 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 18 2.1. Hóa chất và dụng cụ 18 2.1.1 Hóa chất: 18 2.1.2 Dụng cụ 18 2.2. Pha chế và chuẩn hóa các dung dịch 18 2.3. Pha chế và chuẩn hóa các dung dịch nghiên cứu 19 2.4 Các thí nghiệm nghiên cứu 22 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ THẢO LUẬN 24 3.1 Chuẩn độ Ni2+ bằng phương pháp complexon . 24 3.1.1. Chuẩn độ trực tiếp Ni2+ với chỉ thị Murexit trong môi trường NH3 24 3.1.2 Chuẩn độ ngược Ni2+ bằng Mg2+ với chỉ thị Eriocrom đen T, môi trường đệm amoniamoniac. 26 3.1.3 Chuẩn độ EDTA bằng Ni2+ với chỉ thị Murexit trong môi trường NH3 28 3.2 Chuẩn độ Zn2+ bằng phương pháp complexon 30 3.2.1 Chuẩn độ Zn2+ trong môi trường đệm axetat với chỉ thị PAR 30 3.2.2 Chuẩn độ Zn2+ trong môi trường đệm axetat với chỉ thị PAN 32 3.2.3 Chuẩn độ EDTA bằng Zn2+ với chỉ thị PAR trong môi trường đệm axetat. 34 3.2.4 Chuẩn độ EDTA bằng Zn2+ với chỉ thị PAN trong môi trường đệm axetat. 36 3.3 . Hệ dung dịch Fe – Zn 38 3.4 . Hệ dung dịch Cu– Zn 43 KẾT LUẬN 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI - VÕ THỊ THANH TRÚC NGHIÊN CỨU CÁC THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ION KẼM VÀ NIKEN THEO PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ TẠO PHỨC VÀ XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM TRONG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60 44 01 18 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Bích Ngân Hà Nội – 10/2015 LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Đào Thị Phương Diệp TS Nguyễn Bích Ngân, thầy cô tổ môn Hóa Phân Tích tận tình giúp đỡ, khích lệ kịp thời thời gian làm việc trường Đại Học sư phạm Hà Nội Ngoài ra, em xin cho em gửi lời cảm ơn đến Ban Giám Hiệu trường ĐH Tây Nguyên, Ban Giám Hiệu trường ĐH Sư Phạm Hà Nội, khoa hóa học trường ĐH Sư Phạm Hà Nội, phòng thực hành hóa phân tích tạo điều kiện cho em học hỏi, trau dồi kiến thức nhằm nâng cao hiểu biết chuyên môn Trong trình làm luận văn này, em nhận giảng dạy bảo tận tình tạo điều kiện tốt nhất, với kính trọng lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Đào Thị Phương Diệp TS Nguyễn Bích Ngân Vốn kiến thức thân có hạn, chắn không tránh khỏi thiếu sót, kính mong thầy cô giáo đồng nghiệp thông cảm giúp đỡ, mong thân ngày hoàn thiện Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, người thân bạn bè ủng hộ, động viên, giúp đỡ để em hoàn thành tốt luận văn Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2015 Học viên K23 Võ Thị Thanh Trúc MỤC LỤC CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 17 2.1 Hóa chất dụng cụ 17 3) Pha chế chuẩn hóa dung dịch NiSO4 0,0100M .19 4) Pha chế chuẩn hóa dung dịch Zn(NO3)2 0,0100M .19 5) Pha chế chuẩn hóa dung dịch Fe(NO3)3 0,0100M .20 3.1.1 Chuẩn độ trực tiếp Ni2+ với thị Murexit môi trường NH3 23 3.1.2 Chuẩn độ ngược Ni2+ Mg2+ với thị Eriocrom đen T, môi trường đệm amoniamoniac 25 3.1.3 Chuẩn độ EDTA Ni2+ với thị Murexit môi trường NH3 27 3.2.1 Chuẩn độ Zn2+ môi trường đệm axetat với thị PAR 29 3.2.2 Chuẩn độ Zn2+ môi trường đệm axetat với thị PAN .31 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Kết chuẩn hóa dung dịch Ni2+ EDTA 0,0100M 19 Bảng 2.2 Kết chuẩn hóa dung dịch Zn2+ EDTA 0,0100M 20 Bảng 2.3 Kết chuẩn hóa dung dịch Fe3+ EDTA 0,0100 M .20 Bảng 2.4 Kết chuẩn hóa dung dịch Cu2+ EDTA 0,0100M 21 Bảng 3.1 Kết chuẩn độ dung dịch Ni2+ 0,00985M EDTA 0,0100M với thị Murexit 24 Bảng 3.2 Kết chuẩn độ ngược Ni2+ 0,00985M EDTA 0,0100M Mg2+ 0,0100M với thị Ericrom đen T 26 Bảng 3.3 Kết chuẩn độ dung dịch EDTA 0,010M Ni2+ 0,00985M với thị Murexit .28 Công thức tính: .29 29 Bảng 3.4 Kết chuẩn độ dung dịch Zn2+ 0,00999M EDTA 0,0100M với thị PAR 30 Công thức tính: .31 Bảng 3.5 Kết chuẩn độ dung dịch Zn2+ 0,00999M EDTA 0,0100M với thị PAN 33 Công thức tính: .33 33 Bảng 3.6 Kết chuẩn độ EDTA 0,0100M dung dịch Zn2+ 0,00999M với thị PAR 35 Công thức tính: 35 35 Bảng 3.7 Kết chuẩn độ EDTA 0,0100M dung dịch Zn2+ 0,00999M với thị PAN 37 Công thức tính: 37 37 Bảng 3.8 Bảng kết chuẩn độ hỗn hợp Fe-Zn với thuốc thử PAR, PAN .41 Công thức tính: 42 42 Bảng 3.9 Bảng kết chuẩn độ hỗn hợp Cu-Zn với thuốc thử PAR, Murexit (= 0,00999 M; = 0,01033 M; CEDTA= 0,0100M) .45 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Đường chuẩn độ ion kim loại Mn+ EDTA 12 Hình 3.1: Phép chuẩn độ Ni2+ với Murexit, màu dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước điểm kết thúc chuẩn độ 24 Hình 3.2: Phép chuẩn độ ngược Ni2+ Mg2+, màu dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước điểm kết thúc chuẩn độ 26 Hình 3.3: Phép chuẩn độ EDTA Ni2+ với thị Murexit, màu dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước điểm kết thúc chuẩn độ 28 Hình 3.4: Phép chuẩn độ Zn2+ với thị PAR dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước điểm kết thúc chuẩn độ .30 Hình 3.5: Phép chuẩn độ Zn2+ với thị PAN, màu dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước điểm kết thúc chuẩn độ 33 Hình 3.6: Phép chuẩn độ EDTA Zn2+ với thị PAR, màu dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước điểm kết thúc chuẩn độ 35 Hình 3.7: Phép chuẩn độ EDTA Zn2+ với thị PAN, màu dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước điểm kết thúc chuẩn độ 37 Hình 3.8: Phép chuẩn độ che Fe3+ để xác định Zn2+ với thị PAR, màu dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước điểm kết thúc chuẩn độ 39 Hình 3.9: Phép chuẩn độ tổng Fe3+ Zn2+ kĩ thuật chuẩn độ ngược với Cu2+ dùng thị PAR, màu dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước điểm kết thúc chuẩn độ 40 Mỗi thí nghiệm lặp lại lần, sau làm tương tự với thị PAN Màu dung dịch trình chuẩn độ thể hình 3.10 3.11 Kết trình bày bảng 3.8 40 Hình 3.10: Phép chuẩn độ che Fe3+ để xác định Zn2+ với thị PAN, màu dung dịch (từ trái sang phải) trước điểm kết thúc chuẩn độ 40 Hình 3.11: Phép chuẩn độ tổng ngược Cu2+ với thị PAN, màu dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước điểm kết thúc chuẩn độ 41 Hình 3.12: Phép chuẩn độ che Cu2+ để xác định Zn2+ với thị PAR, màu dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước điểm kết thúc chuẩn độ 44 44 Hình 3.13: Phép chuẩn độ tổng Cu2+ Zn2+ với thị PAR, màu dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước điểm kết thúc chuẩn độ 44 Hình 3.14: Phép chuẩn độ tổng Cu2+ Zn2+ với thị Murexit, màu dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước điểm kết thúc chuẩn độ 44 MỞ ĐẦU Hóa học môn khoa học thực nghiệm Thực nghiệm giúp người học củng cố lý thuyết, hình thành phát triển kĩ thực hành, khả tư sáng tạo Thực nghiệm kiểm chứng lý thuyết, tạo niềm tin khoa học, từ giúp người học thêm hứng thú học tập nghiên cứu Trong dạy học Hóa học phổ thông, thí nghiệm đóng vai trò đặc biệt quan trọng, chưa ý mức Học sinh chủ yếu cung cấp kiến thức lý thuyết, phần thực hành Tâm lý học sinh ngại học khó áp dụng hóa học vào sống phổ biến Do đó, thực nghiệm hóa học phổ thông cần phải đẩy mạnh đầu tư nhiều Trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi năm qua, việc dạy học thực hành hóa học chưa trọng mức Yêu cầu nội dung thi chọn học sinh giỏi Hóa học tỉnh Quốc gia trước năm 2011 chưa đề cập tới phần thực hành Trong kì thi Olympic Hóa học quốc tế (IChO), phần thực hành có thực hành hóa phân tích, tổng hợp vô cơ, hữu cơ, nên khó khăn cho em học sinh đội tuyển Việt Nam Bắt đầu từ năm học 2011-2012, theo Quy chế thi chọn Học sinh giỏi cấp Quốc gia ban hành theo Thông tư số 56/2011/TT-BGDĐT ngày 25/11/2011, kỳ thi chọn học sinh giỏi Quốc gia có thêm phần thực hành môn Vật lý, Hóa học, Sinh học Năm học 2011-2012, phần thi thực hành môn thực thông qua phương thức thi viết (viết phương án thực hành) Bắt đầu từ năm học 2012-2013, phần thi thực hành thức áp dụng kì thi chọn học sinh giỏi Quốc gia Đây cải tiến tích thi chọn Học sinh giỏi Quốc gia, đồng thời đặt nhiều thách thức cho giảng dạy thực hành hóa học bậc phổ thông Trên sở khảo sát đề thi Olympic hóa học quốc tế (IChO) từ năm 1996-2015, kết thống kê 20 lần thi IChO có đến 26 thực hành liên quan đến chuẩn độ thể tích Cụ thể là: Phương pháp chuẩn độ Axit – Bazơ xuất lần IChO 38; Phương pháp chuẩn độ tạo phức xuất 10 lần IChO 29, 32, 33, 36, 40, 42, 44, 45, 46, 47; Phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử xuất 13 lần IChO 28, 30, 31, 32, 33, 36, 37,41, 42, 43, 44, 46, 47; Phương pháp chuẩn độ kết tủa xuất lần IChO 40 Do với mục đích xây dựng thí nghiệm hoàn chỉnh, giúp tập huấn kĩ thực hành bồi dưỡng Học sinh giỏi mà giúp minh họa phương pháp tính chất, chất hóa học phương pháp Bước đầu chọn phương pháp chuẩn độ tạo phức phép chuẩn độ phổ biến sử dụng 10/20 lần kì thi HSGQT từ năm 19962015 để xây dựng thí nghiệm Do chọn tên đề tài là: “ Nghiên cứu thí nghiệm xác định hàm lượng ion kẽm niken theo phương pháp chuẩn độ tạo phức xây dựng số thí nghiệm bồi dưỡng học sinh giỏi” CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Một số phép chuẩn độ Ni2+, Zn2+ tài liệu tham khảo.[3] 1.1.1 Định lượng hỗn hợp Zn2+ Mg2+ a) Định lượng tổng số Zn2+ Mg2+: Dùng pipet lấy 25,00 mL dung dịch phân tích cho vào bình eclen 250 mL Trung hòa axit NaOH (nếu cần) Thêm 25 mL dung dịch đệm (NH + NH4Cl) thị Eriocrom đen T, chuẩn EDTA (hết V mL EDTA CM) CZn2+ + Mg 2+ = C V1 25,00 b) Định lượng Mg2+: Lấy xác 25,00 mL dung dịch phân tích cho vào bình eclen 250 mL Thêm 25 mL dung dịch đệm, 2g KCN để che Zn 2+ (dưới dạng phức với xianua), thị Eriocrom đen T 50 mL nước cất Chuẩn độ ETDA hết V2 mL CMg 2+ = C V2 25, 00 c) Định lượng tổng Zn2+ Cu2+ (Bài tập IChO 45 - 2013) [6] A Hòa tan hợp kim a) Cân xác khoảng 250 mg mẫu hợp kim brass cho vào cốc thủy tinh Chú ý mẫu hợp kim sử dụng dung dịch gồm ion Cu2+ Zn2+ với nồng độ giới thiệu phần b) Cho từ từ mL dung dịch HNO3 đặc vào cốc đựng mẫu hợp kim (thí nghiệm nên tiến hành tủ hút để hạn chế ảnh hưởng khí NO2) c) Đun nóng từ từ bếp điện để hòa tan hợp kim d) Khi mẫu hợp kim tan hoàn toàn, làm bay dung dịch đến gần khô để loại bỏ dư lượng axit (không nên làm bay hoàn toàn đến thu muối khan, trình thủy phân xảy Nếu có trình thủy phân xảy ra, thêm lượng nhỏ dung dịch axit HCl để hòa tan kết tủa) Làm nguội cốc từ từ đến nhiệt độ phòng e) Hòa tan muối thu cốc nước cất chuyển vào bình định mức 100 mL định mức đến vạch B Xác định tổng hàm lượng Cu2+ Zn2+ f) Lấy xác 10 mL dung dịch mẫu vào bình tam giác 100 mL, thêm vào bình 20 mL nước cất, mL dung dịch đệm axetat thêm giọt dung dịch thị PAR, lắc để trộn g) Chuẩn độ dung dịch bình dung dịch EDTA chuẩn, nồng độ 0,05 M dung dịch đổi từ màu xanh tím sang màu xanh nước biển màu xanh vàng (Nếu dùng thị Xylenol da cam màu chuyển từ đỏ sang màu xanh cây) Làm lại thí nghiệm thêm lần C Xác định hàm lượng Zn2+ h) Lấy xác 10 mL dung dịch mẫu vào bình tam giác 100 mL, thêm vào bình 10 mL nước cất, mL dung dịch đệm axetat, mL dung dịch Na2S2O3 thêm giọt dung dịch thị PAR, lắc để trộn i) Chuẩn độ dung dịch bình dung dịch EDTA chuẩn, nồng độ 0,05 M dung dịch đổi từ màu đỏ sang màu vàng (Nếu dùng thị Xylenol da cam màu tương tự) D Xác định Cu2+ j) Thể tích cần thiết dùng để chuẩn độ lượng Cu 2+ tính cách lấy thể tích dùng thí nghiệm B (chuẩn độ Cu 2+ Zn2+) trừ thể tích dùng thí nghiệm C (dùng chuẩn độ riêng lượng Zn2+) Câu hỏi phân tích số liệu Viết cân phương trình phản ứng xảy khi: • Hòa tan hợp kim axit nitric • Chuẩn đồng kẽm Na2H2EDTA Giải thích dùng dung dịch Na 2S2O3 để che ion Cu2+, viết phương trình phản ứng minh họa Tại phải giữ pH dung dịch khoảng 5-6 4 Tính phân số nồng độ ion H2EDTA2- pH = Cho biết EDTA axit yếu có số phân li axit sau : K = 1,0x10-2; K2 = 2,1x10-3 ; K3 = 6,9x10-7; K4 = 5,5x10-11 Thiết lập công thức tính nồng độ Cu 2+ Zn2+ dung dịch cần chuẩn độ Tính tỉ lệ khối lượng Cu Zn hợp kim 1.1.2 Định lượng Ni2+ [3] a) Chuẩn độ trực tiếp Chuẩn độ trực tiếp Ni 2+ EDTA dùng Murexit làm thị Lấy xác 25,00 mL dung dịch Ni2+ (môi trường axit) không chứa 0,4 mg Ni2+ Thêm NH3 vào dung dịch tạo phức hoàn toàn với Ni2+ Thêm chất thị Murexit vào xuất màu vàng rõ (nếu có màu vàng da cam chứng tỏ pH < 10 phải thêm tiếp NH màu vàng) Pha loãng dung dịch với nước cất (thêm độ ~100 mL nước cất) Chuẩn độ EDTA 0,10M đến xuất màu tím Gần cuối phép chuẩn độ, cần thêm tiếp vài mL NH lại chuẩn độ màu chuyển hẳn từ vàng sang tím xanh rõ b) Chuẩn độ ngược Thêm dư EDTA vào dung dịch Ni 2+ Chuẩn độ EDTA dư dung dịch chuẩn Zn2+ Mg2+ Lấy xác 25,00 mL dung dịch NiSO (C= 5.10-3 M) Thêm 10,00 mL EDTA 2,00.10-2 M, mL đệm (NH3 + NH4Cl) Pha loãng với ~ 50 mL nước cất Thêm thị Eriocrom đen T Chuẩn độ dung dịch chuẩn ZnSO4 MgSO4 0,0100M đến đổi màu từ xanh sang đỏ vang, hết V mL dung dịch chuẩn Tính nồng độ mol NiSO4 c) Xác định hàm lượng Ni2+ (Bài tập IChO 47 - 2015) [6] Lấy 10 mL dung dịch Ni 2+ vừa chuẩn bị vào eclen Điều chỉnh pH = 10 đệm NH3-NH4+ (hết 4-6 mL) thêm 10 mL dung dịch chuẩn Hình 3.6: Phép chuẩn độ EDTA Zn2+ với thị PAR, màu dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước điểm kết thúc chuẩn độ Bảng 3.6 Kết chuẩn độ EDTA 0,0100M dung dịch Zn2+ 0,00999M với thị PAR VZn 2+ (mL) V đệm axetat (mL) 10 Công thức tính: 10,15 10,15 10,05 10,10 10,10 10,05 CZn2+ = q= 10,10 10,10 10,05 10,05 10,05 10,05 q(%) V Zn2+ (mL) Không xác định 10,10 10,12 10,10 10,12 10,10 10,06 10,05 10,06 10,05 10,06 10,05 10,05 0,00988 0,00988 0,00994 0,00994 0,00994 0,00995 -1,1 -1,1 -0,5 -0,5 -0,5 -0,4 10.CEDTA V Zn2+ CZn2+ ,TN − CZn2+ ,LT CZn2+ ,LT Từ kết chuẩn độ cho thấy lượng dung dịch đệm ảnh hưởng không mạnh đến phép chuẩn độ Khi thêm từ mL đến 10 mL sai số thay đổi từ 35 -1,1% đến -0,4% Trong lượng dung dịch đệm cho vào từ mL đến 10 mL kết chuẩn độ ổn định với sai số nhỏ Do dùng phép chuẩn độ để định lượng Zn2+ 3.2.4 Chuẩn độ EDTA Zn2+ với thị PAN môi trường đệm axetat Trong thí nghiệm CH3COOH - CH3COONa cho vào để trì hệ đệm, đồng thời CH3COO- có khả tạo phức phụ với ion Zn 2+ Thể tích CH3COOH - CH3COONa ảnh hưởng tới điểm kết thúc chuẩn độ Do cần tìm khoảng thể tích CH3COOH- CH3COONa thích hợp để không ảnh hưởng đến kết chuẩn độ Các phản ứng dùng trình chuẩn độ: Phản ứng chuẩn độ: Zn2++ H2Y2- +2CH3COO- → NiY2- + CH3COOH Phản ứng kết thúc chuẩn độ: Zn2+ + HIn + CH3COOMàu vàng → ZnIn+ + CH3COOH màu hồng Lấy xác 10 mL EDTA (0,0100M); thêm 1,0 mL CH 3COONaCH3COOH có nồng độ 1M giọt thị PAN, lắc để trộn Chuẩn độ Zn2+ (0,00999M), dừng dung dịch chuyển từ màu vàng sang màu hồng (hình 3.7), lặp lại thí nghiệm lần Thay đổi thể tích CH 3COONaCH3COOH thêm 2,0 mL; 3,0 mL; 4,0 mL; 5,0 mL;10,0 mL Tính toán so sánh với nồng độ Zn2+ (0,00999 M) chuẩn để xem phép sai số khả xác định điểm cuối chuẩn độ rõ ràng Kết trình bày bảng 3.7 36 Hình 3.7: Phép chuẩn độ EDTA Zn2+ với thị PAN, màu dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước điểm kết thúc chuẩn độ Bảng 3.7 Kết chuẩn độ EDTA 0,0100M dung dịch Zn2+ 0,00999M với thị PAN VZn2+ ( mL) V đệm axetat (mL) 10 Công thức tính: 10,70 10,80 10,80 10,80 10,80 10,80 10,70 10,80 10,85 10,85 10,85 10,85 CZn2+ = 10.CEDTA V Zn2+ q= V Zn2+ (mL) 10,75 10,75 10,80 10,80 10,80 10,85 10,72 10,78 10,82 10,82 10,82 10,83 CZn2+ ( M ) q(%) 0,0093 0,00927 0,00924 0,00924 0,00924 0,00923 -6,9 -7,2 -7,5 -7,5 -7,5 -7,6 CZn2+ ,TN − CZn2+ ,LT CZn2+ ,LT Kết so sánh với thí nghiệm tương tự dùng thị PAR cho thấy Khi dùng PAN sai số phép chuẩn độ lớn có giá trị âm, lượng Zn2+ cần dùng để đạt đến điểm cuối chuẩn độ lớn Điều có 37 thể giải thích khả tạo phức Zn 2+ với PAN pH ~ yếu nhiều so với PAR (PAN: lg β ZnIn+ = 11,2, pK H In+ = 1,9 & 12,2; PAR: lg β ZnHIn+ = 12,4 với pK H3 In+ = 3,1; 5,6; 11,9) Thêm vào giá trị lg β Zn ( Ac )+ = 1,5 giá trị không lớn trường hợp chuẩn độ với thị PAN lượng axetat ảnh hưởng đáng kể Do với thí nghiệm chuẩn độ Zn2+ EDTA, không làm ngược lại với thị PAN không nên dùng thí nghiệm để định lượng Zn2+ so sánh với thí nghiệm khác có độ xác cao Phần 2: Nghiên cứu số hệ dung dịch ion sử dụng chuẩn độ tạo phức để xác định nồng độ ion 3.3 Hệ dung dịch Fe – Zn Để xác định hàm lượng Zn2+ Fe3+ che ion pyrophotphat, sau chuẩn độ Zn2+ EDTA với thị môi trường thích hợp Tiếp đến xác định hàm lượng tổng Fe3+ Zn2+ kĩ thuật chuẩn độ ngược, từ tính hàm lượng Fe3+ Trong nồng độ Fe, Zn thay đổi để tìm tỉ lệ thích hợp Chúng tiến hành với thị PAR PAN Các phản ứng xảy thí nghiệm Phản ứng che Fe3+ = pyrophotphhat P2O74Fe3+ + 2P2O74- → [Fe(P2O7)2]5Phản ứng ion kim loại thị Zn2+ + In → ZnIn Zn2+ + Y4- → ZnY2ZnIn + Y4- → ZnY2- + In 38 Các phản ứng xảy thí nghiệm Fe3+ + Y4- → FeYZn2+ + Y4- → ZnY2Cu2+ + Y4- → CuY2Cu2+ + In → CuIn Để nghiên cứu tỷ lệ Fe3+ : Zn2+ thích hợp thí nghiệm tiến hành sau: lấy bình chuẩn độ lượng x mL Fe3+ y mL Zn2+ Thí nghiệm : Thêm mL pyrophotphat lắc Sau thêm 1,5 mL dung dịch đệm axetat giọt thuốc thử PAR Chuẩn độ Zn 2+ (0,00999M) dung dịch EDTA (0,0100M) đến dung dịch chuyển từ màu đỏ vang sang màu vàng (hình 3.8) Thí nghiệm : Thêm 25 mL EDTA (0,0100M) vào bình, sau thêm 1,5 mL dung dịch đệm axetat giọt thuốc thử PAR , lắc Chuẩn độ dung dịch Cu2+ (0,01033M) đến dung dịch chuyển từ màu vàng sang màu đỏ (Hình 3.9) Hình 3.8: Phép chuẩn độ che Fe3+ để xác định Zn2+ với thị PAR, màu dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước điểm kết thúc chuẩn độ 39 Hình 3.9: Phép chuẩn độ tổng Fe3+ Zn2+ kĩ thuật chuẩn độ ngược với Cu2+ dùng thị PAR, màu dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước điểm kết thúc chuẩn độ Mỗi thí nghiệm lặp lại lần, sau làm tương tự với thị PAN Màu dung dịch trình chuẩn độ thể hình 3.10 3.11 Kết trình bày bảng 3.8 Hình 3.10: Phép chuẩn độ che Fe3+ để xác định Zn2+ với thị PAN, màu dung dịch (từ trái sang phải) trước điểm kết thúc chuẩn độ 40 Hình 3.11: Phép chuẩn độ tổng ngược Cu2+ với thị PAN, màu dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước điểm kết thúc chuẩn độ Bảng 3.8 Bảng kết chuẩn độ hỗn hợp Fe-Zn với thuốc thử PAR, PAN ( = 0,00999M; Hệ = 0,01033M; CEDTA= 0,0100M; Thí nghiệm V1 EDTA (mL) x(mL) y(mL) V1i VEDTA (z mL) (M) Thí nghiệm CZn2+ , LT VCu2+ (mL) (M) Sai số tương đối (q%) V2i = 0,00995M) (M) CFe3+ , LT (M) Sai số tương đối (q %) Thuốc thử PAR 7,65 7,70 7,65 10 10 9,80 9,85 9,80 9,82 4,91.10-3 25 5,15 5,15 5,20 10 9,90 9,90 9,85 9,88 5,49.10-3 25 7,10 7,15 7,15 10 7,67 4,26.10-3 25 7,00 7,05 7,05 7,07 5,17 7,13 4,44.10-3 5,53.10-3 -4,1 -0,7 4,92.10-3 5,00.10-3 -1,8 4,98.10-3 -1,2 4,31.10-3 5,55.10-3 -1,1 4,42.10-3 -2,5 4,44.10-3 5,53.10-3 -1,8 -1,1 5,57.10-3 Thuốc thử PAN 10 7,85 7,85 7,85 7,85 4,36.10-3 25 41 7,05 7,05 7,10 7,07 5,47.10-3 10 10 10 9,85 9,85 9,80 10,10 10,1 10,15 9,83 4,92.10-3 25 10,12 5,62.10-3 25 5,25 5,20 5,25 7,05 7,00 7,00 5,23 4,88.10-3 5,00.10-3 -1,6 4,98.10-3 -2,0 7,08 4,24.10-3 5,55.10-3 +1,2 4,42.10-3 -4,1 CM n+ , LT : nồng độ ion dung dịch trước chuẩn độ (đã tính đến pha loãng thể tích) theo lý thuyết CM n+ ,TN : nồng độ ion dung dịch trước chuẩn độ theo thực nghiệm Công thức tính: CZn2+ = CFe3+ = q= V EDTA CEDTA x+ y 25.CEDTA − V EDTA(1).CEDTA − V Cu 2+ CCu 2+ x+ y CTN − CLT CLT Từ kết chuẩn độ so sánh thí nghiệm cho thấy sai số với hai thị tương đối ổn định chấp nhận Tuy nhiên hệ Fe 3+ sai số xác định Zn2+ tốt 3.4 Hệ dung dịch Cu– Zn Để xác định hàm lượng Zn2+ Cu2+ che Na 2S2O3, sau chuẩn độ Zn2+ (0,00999M) EDTA (0,0100M) với thị môi trường thích hợp Tiếp đến xác định hàm lượng tổng Cu 2+ Zn2+ kĩ thuật chuẩn độ tổng trực tiếp, từ tính hàm lượng Cu 2+ Trong nồng độ Cu, Zn thay đổi để tìm tỉ lệ thích hợp Chúng tiến hành với thị PAR Murexit Các phản ứng xảy thí nghiệm 42 Phản ứng che Cu2+ = Na2S2O3 Cu2+ + 3S2O32- → [Cu(S2O3)3]4- (lgβ = 13,84) Phản ứng ion kim loại thị Zn2+ + In → ZnIn Zn2+ + Y4- → ZnY2Các phản ứng xảy thí nghiệm Cu2+ + In → CuIn Zn2+ + In → ZnIn Cu2+ + Y4- → CuY2Zn2+ + Y4- → ZnY2CuIn + Y4- → CuY2- + In ZnIn + Y4- → ZnY2- + In Để nghiên cứu tỷ lệ Cu2+: Zn2+ thích hợp thí nghiệm tiến hành sau: lấy bình chuẩn độ lượng x mL Cu2+ y mL Zn2+ Thí nghiệm 1: Thêm mL natrithiosunfat lắc Sau thêm 1,5 mL dung dịch đệm axetat giọt thị PAR Chuẩn độ Zn 2+ (0,00999M) dung dịch EDTA (0,0100M) đến dung dịch chuyển từ màu đỏ vang sang màu vàng Ghi thể tích, lặp lại lần (hình 3.12) Thí nghiệm 2: Thêm 1,5 mL dung dịch đệm axetat giọt thị PAR Chuẩn độ hỗn hợp Cu-Zn dung dịch EDTA (0,0100M) đến dung dịch chuyển từ màu đỏ vang sang màu xanh úa Ghi thể tích, lặp lại lần (Hình 3.13) Thí nghiệm : Thêm 1,5 mL dung dịch NH3 6M giọt thị Murexit Chuẩn độ hỗn hợp Cu-Zn dung dịch EDTA (0,0100M) đến dung dịch chuyển từ màu vàng sang màu tím Ghi thể tích, lặp lại lần (Hình 3.14) Kết trình bày bảng 3.9 43 Hình 3.12: Phép chuẩn độ che Cu2+ để xác định Zn2+ với thị PAR, màu dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước điểm kết thúc chuẩn độ Hình 3.13: Phép chuẩn độ tổng Cu2+ Zn2+ với thị PAR, màu dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước điểm kết thúc chuẩn độ Hình 3.14: Phép chuẩn độ tổng Cu2+ Zn2+ với thị Murexit, màu dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước điểm kết thúc chuẩn độ 44 Bảng 3.9 Bảng kết chuẩn độ hỗn hợp Cu-Zn với thuốc thử PAR, Murexit ( = 0,00999 M; Hệ Thí nghiệm V1 EDTA (mL) x(mL) = 0,01033 M; CEDTA= 0,0100M) (M) y(mL) V1i 10 10 10 10 10 10 10 10 8,10 8,10 8,05 10,05 10,10 10,10 10,10 10,15 10,10 10,08 10,03 V2 EDTA (mL) CCu 2+ , LT (M) (M) Sai số tương đối (q%) 5,72.10-3 4,44.10-3 +1,3 5,74.10-3 -0,4 5,22.10-3 5,00.10-3 +0,8 5,17.10-3 +1,0 4,66.10-3 5,55.10-3 +0,4 4,59.10-3 +1,5 18,07 5,55.10-3 4,44.10-3 +1,3 5,74.10-3 -3,3 20,23 5,08.10-3 5,00.10-3 +0,8 5,17.10-3 -1,7 17,98 4,42.10-3 5,55.10-3 +0,4 4,59.10-3 -3,7 Chỉ thị PAR 18,35 4,49.10-3 18,40 18,38 18,40 20,5 5,04.10-3 20,5 20,52 20,55 18,40 5,57.10-3 18,40 18,42 18,45 Chỉ thị Murexit 18,05 18,05 18,10 20,25 20,25 20,20 17,95 17,95 18,00 CZn2+ , LT (M) Sai số tương đối (q %) V2i 8,08 Thí nghiệm CM n+ , LT : nồng độ ion dung dịch trước chuẩn độ (đã tính đến pha loãng thể tích) theo lý thuyết CM n+ ,TN : nồng độ ion dung dịch trước chuẩn độ theo thực nghiệm Công thức tính: CZn2+ = CCu 2+ = V EDTA CEDTA x+ y V EDTA(2) CEDTA − V EDTA(1).CEDTA x+ y 45 q= CTN − CLT CLT Từ kết chuẩn độ so sánh thí nghiệm cho thấy sai số với hai thị tương đối ổn định chấp nhận Tuy nhiên hệ Cu 2+ sai số xác định Zn2+ tốt 46 KẾT LUẬN Sau thời gian tiến hành thực nghiệm nghiên cứu phản ứng chuẩn độ tạo phức, thu số kết quan trọng sau: Đã nắm rõ chi tiết quy trình chuẩn bị thực hành phân tích định lượng phép chuẩn độ thể tích: - Cân pha chất chuẩn - Chuẩn hóa dung dịch chuẩn dung dịch nghiên cứu - Chuẩn bị mẫu phân tích tiến hành chuẩn độ Đã nghiên cứu số kĩ thuật chuẩn độ Ni2+ phương pháp complexon Trong có thí nghiệm chuẩn độ thể tích trực tiếp Ni 2+ EDTA, dùng thị Murexit môi trường NH cho kết ổn định Các thí nghiệm chuẩn độ ngược Ni 2+ Mg2+ chuẩn độ EDTA Ni 2+ cho kết chưa phù hợp với chuẩn độ thể tích Điều tốc độ phản ứng tạo phức Ni2+ với Y4- chậm Các thí nghiệm cần nghiên cứu thêm Đã nghiên cứu số kĩ thuật chuẩn độ xác định Zn 2+ với thị PAN PAR Kết cho thấy chuẩn độ trực tiếp Zn 2+ EDTA dùng thị PAR, PAN chuẩn độ EDTA Zn 2+ với thị PAR cho kết phù hợp Khi chuẩn độ EDTA Zn2+ không nên dùng thị PAN Nghiên cứu hệ dung dịch ion chứa Zn2+ Zn2+ Fe3+; Zn2+ Cu2+ Sử dụng kĩ thuật che, chuẩn độ tổng trực tiếp, chuẩn độ ngược để xác định hàm lượng ion dung dịch Kết thu ổn định sai số chấp nhận Do sử dụng hệ để xác định thí nghiệm rèn luyện kĩ kiến thức chuẩn độ thể tích bồi dưỡng học sinh giỏi phần thực hảnh TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 [1] Nguyễn Tinh Dung (2013), Hóa học phân tích phần I : Cân ion dung dịch, NXBĐHSP [2] Nguyễn Tinh Dung (2009), Hóa học phân tích phần II : Các phản ứng ion dung dịch, NXBGD [3] Nguyễn Tinh Dung (2009), Hóa học phân tích phần III : Các phương pháp định lượng hóa học, NXBGD [4] Đào Thị Phương Diệp, Đỗ Văn Huê (2014), Giáo trình hóa học phân tích: Cơ sở phân tích định lượng hóa học, NXBĐHSP [5] Nguyễn Thị Thu Nga (2012), Giáo trình hóa học phân tích - Hướng dẫn thực hành, NXBĐHSP [6] Tài liệu chuẩn bị IChO từ 1996 - 2015 48 XÁC NHẬN LUẬN VĂN ĐÃ CHỈNH SỬA THEO GÓP Ý CỦA HỘI ĐỒNG Chuyển mục 1.2 thành mục 1.1 chương Đổi tên chương “Cở sở lý thuyết” thành “Tổng quan” Bổ sung công thức tính thí nghiệm chương Bổ sung trích dẫn tham khảo chương Chỉnh sửa lỗi in ấn HỌC VIÊN CAO HỌC Võ Thị Thanh Trúc CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN PGS.TS Đặng Xuân Thư TS Nguyễn Bích Ngân [...]... ưu điểm của phương pháp chuẩn độ thể tích là hóa chất dễ kiếm và rẻ tiền, màu sắc phong phú, chỉ thị nhiều, độ nhạy cao, độ chính xác cao, độ chọn lọc cao 1.3 Phân loại [2], [3] Dựa vào tính chất của phản ứng, chuẩn độ thể tích chia làm 4 loại: chuẩn độ axit- bazơ, chuẩn độ oxi hóa khử, chuẩn độ kết tủa, chuẩn độ tạo phức Trong chuẩn độ tạo phức dựa trên các phản ứng complexon 1.3.1 Chuẩn độ axit – bazơ... biến đổi phụ thuộc vào thế oxi hóa của dung dịch Một số chất chỉ thị oxi hóa khử quan trọng: + Điphenylamin + Điphenylbenziđin 8 + Axit điphenylamin sunfonic + Ferroin 1.3.3 Chuẩn độ kết tủa Chuẩn độ kết tủa là phương pháp chuẩn độ thể thích dựa trên các phản ứng tạo hợp chất ít tan Trong đó quan trọng nhất là phương pháp chuẩn độ đo bạc Phương pháp chuẩn độ đo bạc là phương pháp chuẩn độ kết tủa dựa trên... độ kết tủa dựa trên việc dùng dung dịch chuẩn là AgNO3 để xác định các halogenua (X-) Ag+ + X- AgX↓ ; (X- = Cl-, Br-, I-, SCN-….) 1.3.4 Chuẩn độ tạo phức Trong chuẩn độ tạo phức, chuẩn độ complexon là phương pháp phổ biến nhất Phương pháp chuẩn độ complexon sử dụng thuốc thử complexon để chuẩn độ các ion kim loại 1.4 Chuẩn độ complexon [3], [5] 1.4.1 Sự tạo phức của kim loại – EDTA EDTA (axit etylen... dừng chuẩn độ Trong thực tế, điểm dừng chuẩn độ có thể không trùng với điểm tương đương và điều đó gây ra sai số chuẩn độ Sai số chuẩn độ thường do hai yếu tố: - Do sử dụng chất chỉ thị không thích hợp (sai số chỉ thị) - Do kĩ thuật chuẩn độ : sử dụng các pipet, buret không đúng cách… Trong các phương pháp phân tích thể tích, phải nghiên cứu các yếu tố có thể làm giảm sai số đến mức thấp nhất Các ưu... thuyết và cách tiến hành mỗi thí nghiệm sẽ được trình bày cùng với kết quả chuẩn độ trong chương 3 22 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ - THẢO LUẬN Phần 1 Hệ một ion kim loại 3.1 Chuẩn độ Ni2+ bằng phương pháp complexon 3.1.1 Chuẩn độ trực tiếp Ni2+ với chỉ thị Murexit trong môi trường NH3 Trong thí nghiệm này, NH3 cho vào vừa để tạo môi trường bazơ đồng thời NH3 có khả năng tạo phức phụ với ion Ni2+ Nồng độ NH3 có... CNi 2+ ,LT Từ kết quả chuẩn độ cho thấy hàm lượng NH 3 cho vào ảnh hưởng rõ rệt đến phép chuẩn độ Lượng NH3 cho vào càng nhiều thì lượng Ni 2+ cần dùng đến điểm cuối chuẩn độ càng lớn Do tại điểm cuối chuẩn độ có sự cạnh tranh giữa NH3 và murexit để tạo phức với Ni 2+ Vì vậy lượng NH3 nên cho vào càng ít càng tốt 3.2 Chuẩn độ Zn2+ bằng phương pháp complexon 3.2.1 Chuẩn độ Zn2+ trong môi trường đệm axetat... để chuẩn hóa các bazơ thường dùng: kalihiđrophtalat, axit oxalic… 1.3.2 Chuẩn độ oxi hóa – khử Dựa trên phản ứng trao đổi electron để xác định các chất ở dạng oxi hóa hoặc dạng khử Để xác định một chất oxi hóa người ta dùng dung dịch chuẩn là dung dịch chất khử có nồng độ chính xác và ngược lại để xác định một chất khử người ta dùng dung dịch chuẩn là dung dịch chất oxi hóa Dung dịch chuẩn oxi hóa. .. vậy, đường chuẩn độ của phép chuẩn độ trực tiếp ion kim loại sẽ có dạng sau: 11 P Hình 1.1 Đường chuẩn độ của ion kim loại Mn+ bằng EDTA 1.4.3 Các chất chỉ thị trong chuẩn độ compexon Các chất chỉ thị trong chuẩn độ complexon phải thỏa mãn các điều kiện: có độ nhạy cao để có thể quan sát sự đổi màu khi nồng độ chỉ thị thấp, phức của kim loại với chỉ thị phải có độ bền trong phạm vi xác định (độ bền tương... quá trình chuẩn độ, các kết quả chuẩn độ có độ lặp và chính xác Ta thấy, nồng độ Zn2+ thu được từ kết quả chuẩn độ sai lệch so với nồng độ so sánh 1% Đây là sai lệch tương đối nhỏ nên có thể sử dụng phép chuẩn độ này để định lượng Zn2+ với lượng đệm đủ để duy trì pH của hệ 3.2.2 Chuẩn độ Zn2+ trong môi trường đệm axetat với chỉ thị PAN Trong thí nghiệm này, CH3COOH - CH3COONa cho vào vừa để tạo môi trường... tính đường chuẩn độ, người ta sử dụng phương pháp gần đúng dựa trên hằng số bền điều kiện β ' : [ MY ] β' = ' ' [ M ] [ Y ] ' (1) Trong đó: [MY]’ = nồng độ các dạng tồn tại của phức giữa ion kim loại với EDTA [M]’ = tổng nồng độ các dạng tồn tại của ion kim loại trừ dạng tạo phức với EDTA [Y]’ = tổng nồng độ các dạng tồn tại của EDTA trừ dạng tạo phức với ion kim loại Để xây dựng đường chuẩn độ, ta xét